JP7237709B2 - Developing rollers, process cartridges and image forming apparatuses - Google Patents

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Description

本発明は現像ローラ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing roller, process cartridge and image forming apparatus.

近年、複写機や光プリンタ等の画像形成装置の小型化や省エネルギー化が進んでいる。画像形成装置を小型化する方法の一つとして、現像ローラやトナー供給ローラ等の各部材の小径化が挙げられる。また、画像形成装置を省エネルギー化する方法の一つとして、各部材の回転、摺擦時の低トルク化(各部材の侵入量減、周速度差減)が挙げられる。しかしながら、現像ローラおよびトナー供給ローラの小径化や、各部材の侵入量減、周速度差減による回転時の低トルク化を行うと、現像ローラ上に形成されるトナー層の量が不足し、均一な画像が得られないことがある。 2. Description of the Related Art In recent years, image forming apparatuses such as copiers and optical printers are becoming smaller and more energy efficient. One method for miniaturizing an image forming apparatus is to reduce the diameter of each member such as a developing roller and a toner supply roller. Also, as one of the methods for saving energy in the image forming apparatus, reduction in torque during rotation and rubbing of each member (reduction of penetration amount of each member and reduction in peripheral speed difference) can be cited. However, if the diameters of the developing roller and the toner supply roller are reduced, the penetration amount of each member is reduced, and the rotational torque is reduced by reducing the peripheral speed difference, the amount of the toner layer formed on the developing roller becomes insufficient. A uniform image may not be obtained.

特許文献1には、現像部材のトナー搬送力を向上させるために、導電性エラストマー中に分散させた絶縁性粒子の一部を露出させ、帯電させた絶縁性粒子にトナーを電気的に吸着させてトナーを搬送することができる現像ローラが開示されている。 In Patent Document 1, in order to improve the toner conveying force of a developing member, a part of insulating particles dispersed in a conductive elastomer is exposed, and the toner is electrically attracted to the charged insulating particles. A developer roller is disclosed that can transport toner through the roller.

特開平4-88381号公報JP-A-4-88381

特許文献1に記載された現像ローラは、表面に露出した絶縁性粒子による絶縁部が帯電し、その帯電した絶縁部と帯電しない導電部との間に局所的な電位差が発生する。局所的に電位差がある場合、この電位差に伴い電界勾配が発生する。電界勾配中に物体が存在する場合、この電界勾配によって生じる力(グラディエント力)によって、優れたトナー搬送力を有する。 In the developing roller described in Patent Document 1, an insulating portion made of insulating particles exposed on the surface is charged, and a local potential difference is generated between the charged insulating portion and the non-charged conductive portion. When there is a local potential difference, an electric field gradient is generated along with this potential difference. When an object is present in the electric field gradient, the force (gradient force) generated by this electric field gradient provides excellent toner conveying power.

一方、近年、画像形成装置に対して、摺擦時の低トルク化と同時に、画像形成装置の高画質化も求められている。本発明者らの検討によれば、前記絶縁部を有する現像ローラの場合、前記絶縁部の帯電により発生する電位が変動し、画像濃度変化を発生させ易いことがわかった。
即ち、前記絶縁部の電位は、画像形成時の感光体の電位や、画像形成を繰り返すことによるトナーや絶縁部の状態の変化などの影響をより受け変化する。この絶縁部の電位の変化に伴って画像形成のための現像電界が変化するため、画像濃度変化が顕在化してくる。従って、絶縁部の電位変化の影響の抑制は、より安定な画像形成を行うために解決すべき課題である。
On the other hand, in recent years, there has been a demand for image forming apparatuses to achieve higher image quality as well as lower torque during rubbing. According to the studies of the present inventors, it has been found that, in the case of the developing roller having the insulating portion, the electric potential generated by the charging of the insulating portion fluctuates, easily causing the image density to change.
In other words, the potential of the insulating portion changes under the influence of the potential of the photoreceptor during image formation and changes in the state of the toner and the insulating portion due to repeated image formation. Since the development electric field for image formation changes with the change in the potential of the insulating portion, the change in image density becomes conspicuous. Therefore, suppression of the influence of the potential change of the insulating portion is a problem to be solved in order to perform more stable image formation.

このような絶縁部の電位の変化に伴う画像濃度変化を抑制するために、例えば絶縁部の電気抵抗値を下げることが考えられる。しかし、この場合、絶縁部の帯電量が不足し、トナー搬送力が低下しやすくなる場合があった。 In order to suppress the image density change due to the change in the potential of the insulating portion, for example, it is conceivable to lower the electric resistance value of the insulating portion. However, in this case, the amount of charge in the insulating portion is insufficient, and the toner conveying force tends to decrease in some cases.

本発明の一態様は、高いトナー搬送力と画像濃度変化の抑制とを両立し得る現像ローラの提供に向けたものである。また、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。さらに、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像を形成することのできる電子写真装置の提供に向けたものである。 One aspect of the present invention is directed to providing a developing roller capable of achieving both high toner conveying power and suppression of image density change. Another aspect of the present invention is directed to providing a process cartridge that contributes to the formation of high-quality electrophotographic images. Furthermore, another aspect of the present invention is directed to providing an electrophotographic apparatus capable of forming a high-quality electrophotographic image.

本発明の一態様によれば、
導電性基体と、該導電性基体上の被覆層と、を有する現像ローラであって、
該被覆層は、バインダー樹脂を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散した導電性粒子と、を有し、
該被覆層の外表面の90μm×90μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、走査型プローブ顕微鏡の、先端形状が三角錐、先端曲率半径が25nm、バネ定数が42N/m、のカンチレバーで、該被覆層層厚方向に10Vの電位差を印加しながら、タッピングモードで走査させて電流値を測定したときに、該電流値の算術平均値が300pA以下であり、該電流値の標準偏差が該電流値の0.1倍以下であり、
該被覆層の外表面を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、コロナ帯電器を用い、該被覆層表面に対して+8kVの電位差を設け、該被覆層表面と該コロナ帯電器との距離を1mmとし、該現像ローラの長手方向に400mm/secの速度で走査させながら帯電させ、該帯電の1min後から、該被覆層表面の99μm×99μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、該被覆層表面と表面電位測定装置のカンチレバーとの距離を5μmとして走査させながら電位を測定したときに、得られる電位の標準偏差が3.0V以上であって、
温度23℃、相対湿度50%の環境下において、直径30mm、幅10mmのステンレス鋼製ローラを、該ステンレス鋼製ローラの軸方向と該現像ローラの軸方向とが直交するように、該ステンレス鋼製ローラの周方向の表面と該現像ローラの周方向の表面とを対向させ、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ表面にかかる圧が0.10MPaとなる荷重で当接させ、該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間に10Vの電位差を印加し、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ軸方向に50mm/secの速度で転動させながら該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間の電流値を測定し、該電流値の測定を該現像ローラ周方向に36か所行ったとき、測定された電流値から求める体積抵抗率の算術平均値が1010Ω・cm以下、標準偏差が該体積抵抗率の算術平均値の1倍以上である、現像ローラが提供される。
According to one aspect of the invention,
A developing roller having a conductive substrate and a coating layer on the conductive substrate,
The coating layer has a matrix containing a binder resin and conductive particles dispersed in the matrix,
A 90 μm × 90 μm square measurement area on the outer surface of the coating layer was measured under an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% using a scanning probe microscope with a triangular pyramid tip, a tip curvature radius of 25 nm, and a spring constant of is 42 N/m, and the current value is measured by scanning in a tapping mode while applying a potential difference of 10 V in the thickness direction of the coating layer, the arithmetic average value of the current value is 300 pA or less. , the standard deviation of the current value is 0.1 times or less of the current value,
The outer surface of the coating layer was subjected to a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% using a corona charger, and a potential difference of +8 kV was applied to the coating layer surface. 1 mm, and electrified while scanning at a speed of 400 mm/sec in the longitudinal direction of the developing roller. In an environment with a relative humidity of 50%, the potential is measured while the distance between the coating layer surface and the cantilever of the surface potential measuring device is 5 μm, and the standard deviation of the obtained potential is 3.0 V or more. hand,
A stainless steel roller having a diameter of 30 mm and a width of 10 mm was placed in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% so that the axial direction of the stainless steel roller and the axial direction of the developing roller were perpendicular to each other. The circumferential surface of the manufacturing roller and the circumferential surface of the developing roller are opposed to each other, and the stainless steel roller is brought into contact with the developing roller surface with a load of 0.10 MPa. A potential difference of 10 V was applied between the roller and the conductive substrate, and the stainless steel roller and the conductive substrate were separated while rolling the stainless steel roller in the axial direction of the developing roller at a speed of 50 mm/sec. When the current value is measured at 36 points in the circumferential direction of the developing roller, the arithmetic mean value of the volume resistivity obtained from the measured current value is 10 10 Ω cm or less, A developer roller is provided wherein the standard deviation is greater than or equal to 1 times the arithmetic mean value of the volume resistivity.

本発明の他の態様によれば、電子写真装置の本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、上記の現像ローラを具備するプロセスカートリッジが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a process cartridge detachably attached to a main body of an electrophotographic apparatus, the process cartridge including the developing roller described above.

本発明の更に他の態様によれば、感光体と、該感光体上に形成される静電潜像に対して現像剤を供給する現像ローラと、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが、上記の現像ローラである電子写真画像形成装置が提供される。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an electrophotographic image forming apparatus having a photoreceptor and a developing roller for supplying developer to an electrostatic latent image formed on the photoreceptor, An electrophotographic image forming apparatus is provided, wherein the developing roller is the above developing roller.

本態様に係る現像ローラの一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a developing roller according to this aspect; FIG. 本態様に係る被覆層の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a coating layer according to this aspect; FIG. 本態様に係るプロセスカートリッジの一実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a process cartridge according to this aspect; FIG. 本態様に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to this aspect; FIG. 実施例における押圧時の電流値測定に用いられる装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a device used for current value measurement during pressing in an example. FIG.

本発明の一態様に係る現像ローラは、導電性基体と、該導電性基体上の被覆層と、を有し、該被覆層は、バインダー樹脂を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散した導電性粒子と、を有し、下記3つの特性を有する。 A developing roller according to an aspect of the present invention has a conductive substrate and a coating layer on the conductive substrate, and the coating layer comprises a matrix containing a binder resin and conductive particles dispersed in the matrix. and having the following three properties:

特性1;
該被覆層の外表面の90μm×90μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、走査型プローブ顕微鏡の、先端形状が三角錐、先端曲率半径が25nm、バネ定数が42N/m、のカンチレバーで、該被覆層層厚方向に10Vの電位差を印加しながら、タッピングモードで走査させて電流値を測定したときに、該電流値の算術平均値が300pA以下、標準偏差が該電流値の0.1倍以下。
characteristic 1;
A 90 μm × 90 μm square measurement area on the outer surface of the coating layer was measured under an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% using a scanning probe microscope with a triangular pyramid tip, a tip curvature radius of 25 nm, and a spring constant of is 42 N/m, and the current value is measured by scanning in tapping mode while applying a potential difference of 10 V in the thickness direction of the coating layer, the arithmetic average value of the current value is 300 pA or less, standard The deviation is 0.1 times or less of the current value.

特性2;
該被覆層の外表面を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、コロナ帯電器を用い、該被覆層表面に対して+8kVの電位差を設け、該被覆層表面と該コロナ帯電器との距離を1mmとし、該現像ローラの長手方向に400mm/secの速度で走査させながら帯電させ、該帯電の1min後から、該被覆層表面の99μm×99μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、該被覆層表面と表面電位測定装置のカンチレバーとの距離を5μmとして走査させながら電位を測定したときに、得られる電位の標準偏差が3.0V以上。
Characteristic 2;
The outer surface of the coating layer was subjected to a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% using a corona charger, and a potential difference of +8 kV was applied to the coating layer surface. 1 mm, and electrified while scanning at a speed of 400 mm/sec in the longitudinal direction of the developing roller. , The standard deviation of the obtained potential is 3.0 V or more when the potential is measured while the distance between the coating layer surface and the cantilever of the surface potential measuring device is 5 μm in an environment of 50% relative humidity.

特性3;
温度23℃、相対湿度50%の環境下において、直径30mm、幅10mmのステンレス鋼製ローラを、該ステンレス鋼製ローラの軸方向と該現像ローラの軸方向とが直交するように、該ステンレス鋼製ローラの周方向の表面と該現像ローラの周方向の表面とを対向させ、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ表面にかかる圧が0.10MPaとなる荷重で当接させ、該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間に10Vの電位差を印加し、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ軸方向に50mm/secの速度で転動させながら該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間の電流値を測定し、該電流値の測定を該現像ローラ周方向に36か所行ったとき、測定された電流値から求める体積抵抗率の算術平均値が1010Ω・cm以下、標準偏差が該体積抵抗率の算術平均値の1倍以上。
characteristic 3;
A stainless steel roller having a diameter of 30 mm and a width of 10 mm was placed in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% so that the axial direction of the stainless steel roller and the axial direction of the developing roller were perpendicular to each other. The circumferential surface of the manufacturing roller and the circumferential surface of the developing roller are opposed to each other, and the stainless steel roller is brought into contact with the developing roller surface with a load of 0.10 MPa. A potential difference of 10 V was applied between the roller and the conductive substrate, and the stainless steel roller and the conductive substrate were separated while rolling the stainless steel roller in the axial direction of the developing roller at a speed of 50 mm/sec. When the current value is measured at 36 points in the circumferential direction of the developing roller, the arithmetic mean value of the volume resistivity obtained from the measured current value is 10 10 Ω cm or less, The standard deviation is 1 or more times the arithmetic mean value of the volume resistivity.

本発明者らは、上記特性1~3を満たす現像ローラが、画像濃度変化の抑制と高いトナー搬送力とを高いレベルで両立し得ることを見出した。本発明者らはこの理由を以下の2つの理由によると推察している。 The inventors of the present invention have found that a developing roller that satisfies the above properties 1 to 3 can achieve both suppression of image density change and high toner conveying power at a high level. The inventors presume that this is due to the following two reasons.

1つめの理由は、本態様に係る現像ローラは被覆層表面にグラディエント力が発現することである。
特性1を満たすことは、本態様に係る現像ローラの被覆層表面の略全域が、非押圧時から極軽微な押圧時においては全面に渡って絶縁性を示すことを意味する。本発明において、該電流値の算術平均値が300pA以下であると絶縁性が得られやすくなる。また、該標準偏差が該電流値の0.1倍以下であると、部分的な電荷のリークサイトが抑制される。
また、特性2を満たすことは、被覆層が帯電した場合に、局所的な電位差を生じることを意味する。本発明において、該電位の標準偏差が3.0V以上であると優れたトナー搬送量が得られる。該電位の標準偏差が4.0V以上であるとより好ましく、5.0V以上であるとさらに好ましい。このような被覆層を有するローラを現像ローラとして用いた場合、被覆層表面はトナーなどとの摺擦により帯電する。さらに、それに伴い被覆層表面には局所的な電位差が生じる。この局所的な電位差によってグラディエント力が発現し、優れたトナー搬送力が得られると推察している。
The first reason is that the developing roller according to this aspect exhibits a gradient force on the surface of the coating layer.
Satisfying the characteristic 1 means that substantially the entire surface of the coating layer of the developing roller according to this aspect exhibits insulation over the entire surface from when no pressure is applied to when the pressure is extremely light. In the present invention, when the arithmetic average value of the current values is 300 pA or less, the insulating properties are easily obtained. Further, when the standard deviation is 0.1 times or less of the current value, partial charge leakage sites are suppressed.
Satisfying property 2 means that a local potential difference is generated when the coating layer is charged. In the present invention, when the standard deviation of the potential is 3.0 V or more, an excellent toner transport amount can be obtained. The standard deviation of the potential is more preferably 4.0 V or more, and even more preferably 5.0 V or more. When a roller having such a coating layer is used as a developing roller, the surface of the coating layer is charged by friction with toner or the like. Furthermore, along with this, a local potential difference is generated on the coating layer surface. It is presumed that this local potential difference produces a gradient force, resulting in an excellent toner conveying force.

2つめの理由は、本態様に係る現像ローラは押圧時に導電性を発現することである。
特性3を満たすことは、非押圧時から極軽微な押圧時においては、全面に渡って絶縁性を示す被覆層が、押圧時には導電性を示すことを意味する。
接触現像方式の現像ローラとして用いた場合、感光体と、感光体に対向して配置される現像ローラとが当接する現像位置において、被覆層は感光体からの押圧を受ける。このとき、現像ローラと感光体との当接状態を安定させるため、現像ローラと感光体との間には約0.10MPaの当接圧となる荷重がかけられる。
特性3は、本態様に係る現像ローラが、この現像ローラと感光体とにかかる圧と同程度の押圧により導電性を発現することを意味する。
これにより現像位置において現像ローラが導電性を発現することで、帯電していた被覆層表面の電荷が相殺され、現像位置において常に適切な現像電界を形成できると考えられる。本発明において、該体積抵抗率の算術平均値が1010Ω・cm以下であると、該現像位置において現像電界の変化を抑制できる。加えて、該標準偏差が該体積抵抗率の算術平均値の1倍以上であると、押圧時に該被覆層がより均一に導電化できる。したがって、画像形成を繰り返すことによるトナーなど状態変化や環境変化などによって、非押圧時に絶縁性である被覆層表面の電位が変化した場合でも、現像電界の変化を抑制でき、画像濃度の変化を抑制できると推察している。
The second reason is that the developing roller according to this aspect exhibits conductivity when pressed.
Satisfying the characteristic 3 means that the coating layer, which is insulative over the entire surface when no pressure is applied to a very light pressure, exhibits conductivity when the pressure is applied.
When used as a developing roller of the contact development method, the coating layer is pressed by the photoreceptor at the developing position where the photoreceptor and the developing roller arranged opposite to the photoreceptor come into contact. At this time, in order to stabilize the contact state between the developing roller and the photoreceptor, a contact pressure of about 0.10 MPa is applied between the developing roller and the photoreceptor.
Characteristic 3 means that the developing roller according to this aspect develops electrical conductivity under a pressure that is approximately the same as the pressure applied between the developing roller and the photoreceptor.
As a result, the developing roller exhibits electrical conductivity at the developing position, so that the charge on the surface of the coating layer that has been charged is canceled, and an appropriate developing electric field can always be formed at the developing position. In the present invention, when the arithmetic mean value of the volume resistivity is 10 10 Ω·cm or less, the change in the development electric field at the development position can be suppressed. In addition, when the standard deviation is 1 or more times the arithmetic mean value of the volume resistivity, the coating layer can be more uniformly conductive when pressed. Therefore, even if the potential of the surface of the coating layer, which is insulative when not pressed, changes due to changes in the state of the toner, etc. due to repeated image formation, and changes in the environment, changes in the development electric field can be suppressed, and changes in image density can be suppressed. I'm assuming it can.

本態様に係る現像ローラは、非押圧時には被覆層表面が絶縁性であって(特性1)、且つ、被覆層表面が帯電した場合にはその表面に局所的な電位差が生じ(特性2)、且つ、押圧時には被覆層表面が導電化する(特性3)現像ローラである。これらの特性によって、優れたトナー搬送力と画像濃度変化の抑制との両立を実現できると推察される。 In the developing roller according to this aspect, the surface of the coating layer is insulating when not pressed (characteristic 1), and when the surface of the coating layer is charged, a local potential difference occurs on the surface (characteristic 2), In addition, it is a developing roller in which the surface of the coating layer becomes conductive when pressed (characteristic 3). It is presumed that due to these characteristics, it is possible to achieve both excellent toner conveying ability and suppression of image density change.

ここで、本態様に係る現像ローラの一実施形態を図1に示す。図1に示される現像ローラ1は、導電性基体2と、該導電性基体2上の被覆層3とを有する。さらに、本態様に係る現像ローラは、図1に示される現像ローラ1のように、基体と被覆層との間に導電性弾性層4等の層を1層以上有していても良い。さらに、図1における被覆層3の断面の拡大図を図2に示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the developing roller according to this aspect. The developer roller 1 shown in FIG. 1 has a conductive substrate 2 and a coating layer 3 on the conductive substrate 2 . Further, the developing roller according to this aspect may have one or more layers such as the conductive elastic layer 4 between the substrate and the coating layer, like the developing roller 1 shown in FIG. Furthermore, FIG. 2 shows an enlarged view of the cross section of the coating layer 3 in FIG.

本態様に係る現像ローラは、下記要件i)~ix)の各構成を具備することにより、前記特性1~3をより好ましく発現するものとなる。 The developing roller according to this aspect more preferably expresses the above characteristics 1 to 3 by having each configuration of the following requirements i) to ix).

要件i)温度23℃、相対湿度50%の環境下において、該マトリクスの電位減衰時定数が1.0min以上であること;
要件ii)該導電性粒子の球体積相当径の最頻値が3.0μm以上、20μm以下であること;
要件iii)該被覆層の全体積に対する該導電性粒子が占める割合が、20体積%以上、45体積%以下であること;
要件iv)該被覆層の層厚が3.0μm以上、30μm以下であること;
要件v)該被覆層層厚方向に重なりあう該導電性粒子の個数の算術平均値が3個以下であること;
要件vi)温度23℃、相対湿度50%の環境下において、該被覆層表面における該マトリクスのナノインデンター硬さが0.1N/mm以上、3.0N/mm以下であること;
要件viii)該導電性粒子上のナノインデンター硬さが、1.0N/mm以上、10.0N/mm以下であること;
要件ix)該マトリクスのナノインデンター硬さより、該導電性粒子上のナノインデンター硬さの方が大きいこと。
Requirement i) The potential decay time constant of the matrix is 1.0 min or more in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%;
Requirement ii) that the mode of the equivalent spherical diameter of the conductive particles is 3.0 μm or more and 20 μm or less;
Requirement iii) the ratio of the conductive particles to the total volume of the coating layer is 20% by volume or more and 45% by volume or less;
Requirement iv) that the layer thickness of the coating layer is 3.0 μm or more and 30 μm or less;
Requirement v) The arithmetic mean value of the number of conductive particles overlapping in the thickness direction of the coating layer is 3 or less;
Requirement vi) The nanoindenter hardness of the matrix on the surface of the coating layer is 0.1 N/mm 2 or more and 3.0 N/mm 2 or less in an environment with a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%;
Requirement viii) that the nanoindenter hardness on the conductive particles is 1.0 N/ mm2 or more and 10.0 N/ mm2 or less;
Requirement ix) that the nanoindenter hardness on the conductive particles is greater than the nanoindenter hardness of the matrix.

該マトリクス中に分散させる該導電性粒子の球体積相当径の最頻値を3.0μm以上とし、さらに、該被覆層の全体積に占める該導電性粒子の体積の割合を45体積%以下とし、該マトリクスの電位減衰時定数を1.0min以上とすることで、前記特性1を、より良好に発現させ得る。その理由を以下のように推察している。 The mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles dispersed in the matrix is set to 3.0 μm or more, and the volume ratio of the conductive particles to the total volume of the coating layer is set to 45% by volume or less. By setting the potential decay time constant of the matrix to 1.0 min or more, the characteristic 1 can be exhibited more satisfactorily. The reason is inferred as follows.

上記要件i)は、現像ローラのトナー搬送力の発現に必要な被覆層表面の帯電を可能とする絶縁性を有する、ということを意味する。すなわち、該マトリクスが絶縁性であることを意味する。
上記要件ii)に記載の、導電性粒子の球体積相当径の最頻値の値は、カーボンブラックの如き一般的な電子導電性付与剤のそれに比べ、1桁から2桁大きい。そのため、該導電性粒子を該マトリクスに分散した場合、導電性粒子同士の凝集や再配列に伴う近接、および、導電性粒子の表面や界面への露出、が起こりにくいと考えられる。このため、該導電性粒子を、上記要件iii)に記載した、該被覆層全体に占める該導電性粒子の体積の割合を20体積%以上45体積%以下という、一般的に使用される電子導電性付与剤の場合には被覆層に高い導電性を発現させる量を該マトリクスに分散させた場合にも、導電パスが形成されにくくなっていると考えられる。
以上の理由から、上記要件i)~iii)を満たす現像ローラは、前記特性1を良好に発現する、と推察される。
Requirement i) means that the developing roller has an insulating property that enables the surface of the coating layer to be charged, which is necessary for manifesting the toner transporting force of the developing roller. This means that the matrix is insulating.
The mode value of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles described in the above requirement ii) is one to two orders of magnitude larger than that of a general electronic conductivity-imparting agent such as carbon black. Therefore, when the conductive particles are dispersed in the matrix, it is considered that the conductive particles are less likely to agglomerate or come close to each other due to rearrangement, and the conductive particles are less likely to be exposed to the surface or interface. For this reason, the conductive particles are added to the commonly used electronically conductive particles having a volume ratio of the conductive particles in the entire coating layer of 20% by volume or more and 45% by volume or less as described in the above requirement iii). In the case of the property-imparting agent, even when the coating layer is dispersed in the matrix in such an amount that it exhibits high conductivity, it is considered that the conductive paths are less likely to be formed.
For the reasons described above, it is presumed that the developing roller satisfying the requirements i) to iii) satisfactorily exhibits the characteristic 1 described above.

また、上記要件ii)~v)を満たすことにより、前記特性2を、より良好に発現させ得る。その理由を以下のように推察している。 Further, by satisfying the above requirements ii) to v), the characteristic 2 can be exhibited more favorably. The reason is inferred as follows.

図2において、該被覆層の表面のA点における絶縁層としての層厚はt1である。また、B点における絶縁層としての層厚は、該被覆層の膜厚t2から導電性粒子6の粒子径dを引いた、t2-dとなり、該被覆層の絶縁層としての層厚には局所的な差が存在する。
クーロンの法則によれば、絶縁体上に電荷Qが存在する場合の表面電位Vは、V=Q/(ε×S/a)である。ここで、εは絶縁体の誘電率、Sは絶縁体の面積、aは絶縁体の厚さである。これは、絶縁体の表面に電荷が存在する場合、その表面電位は絶縁体の厚さに比例することを意味する。
すなわち、本態様に係る被覆層は、非押圧時に絶縁性を示し、且つ、絶縁層としての層厚に局所的な差を有することから、該被覆層表面がトナーとの摺擦などによって帯電した場合、局所的な電位差を発現すると考えられる。
In FIG. 2, the thickness of the insulating layer at point A on the surface of the coating layer is t1. In addition, the layer thickness as the insulating layer at point B is t2-d, which is obtained by subtracting the particle diameter d of the conductive particles 6 from the film thickness t2 of the coating layer, and the layer thickness as the insulating layer of the coating layer is Local differences exist.
According to Coulomb's law, the surface potential V when there is a charge Q on an insulator is V=Q/(ε×S/a). Here, ε is the dielectric constant of the insulator, S is the area of the insulator, and a is the thickness of the insulator. This means that if there is a charge on the surface of an insulator, its surface potential is proportional to the thickness of the insulator.
That is, since the coating layer according to the present embodiment exhibits insulating properties when not pressed and has a local difference in layer thickness as an insulating layer, the surface of the coating layer is charged by rubbing with toner or the like. In this case, it is considered that a local potential difference is developed.

上記要件ii)及びiii)を満たすことにより、被覆層は、絶縁層としての局所的な層厚差が大きくなる。これにより、優れたトナー搬送力、すなわち、グラディエント力を発現するための前記特性2の局所的な電位差を発現しやすくなる。
さらに、要件iii)を満たすことで、該被覆層の非押圧時における絶縁性を保つとともに、一定以上の体積の該マトリクスを存在させることができ、絶縁層としての局所的な層厚差を形成しやすくなるため好ましい。
さらにまた、要件v)を満たすことで、被覆層に、層厚の局所的な差が形成されやすくなる。これは、該被覆層層厚方向に該導電性粒子が多数重なりあうにつれ、該被覆層の絶縁層としての層厚が平均化され、局所的な差が小さくなるためであると推察される。なお、該被覆層層厚方向に重なりあう該導電性粒子の個数の算術平均値は、該被覆層の層厚、該導電性粒子の球体積相当径の最頻値、該被覆層全体に占める該導電性粒子の体積の割合などにより制御することができる。
なお、図2に示したように被覆層の層厚には導電性粒子の存在などによりt1やt2のような変化が生じるが、本態様においては、後述のように、t1やt2を区別せず無作為に測定した層厚の算術平均値を、被覆層の層厚とする。
By satisfying the above requirements ii) and iii), the coating layer has a large local layer thickness difference as an insulating layer. This makes it easier to develop the local potential difference of characteristic 2 for developing excellent toner transport force, that is, gradient force.
Furthermore, by satisfying the requirement iii), the insulating property of the coating layer can be maintained when not pressed, and the matrix of a certain volume or more can be present, forming a local layer thickness difference as an insulating layer. This is preferable because it makes it easier to
Furthermore, by satisfying the requirement v), local differences in layer thickness are likely to be formed in the coating layer. It is presumed that this is because as a large number of the conductive particles overlap in the thickness direction of the coating layer, the thickness of the coating layer as an insulating layer is averaged and local differences become smaller. The arithmetic mean value of the number of the conductive particles overlapping in the thickness direction of the coating layer is the layer thickness of the coating layer, the mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles, and the total coating layer. It can be controlled by the volume ratio of the conductive particles.
As shown in FIG. 2, the thickness of the coating layer varies with t1 and t2 due to the presence of conductive particles. The arithmetic average value of the layer thickness measured at random is taken as the layer thickness of the coating layer.

さらに、要件ii)~iv)及び要件vi)~ix)を満たすことで、前記特性3をより良好に発現し得る。この理由を以下のように推察している。 Furthermore, by satisfying requirements ii) to iv) and requirements vi) to ix), the property 3 can be exhibited better. The reason for this is inferred as follows.

該マトリクスのナノインデンター硬さが小さい、即ち柔軟であることで、該被覆層が押圧された場合に、該マトリクスが変形しやすいと推察している。また、該導電性粒子上のナノインデンター硬さは、該導電性粒子の硬さを強く反映する。この該導電性粒子上のナノインデンター硬さが大きい、且つ、該マトリクスのナノインデンター硬さがより大きい、即ち該導電性粒子が該マトリクスに比べて硬質であることで、該被覆層が押圧され、該マトリクスが変形した場合に、該導電性粒子の変形は抑制されると考えられる。このような条件下において該被覆層が押圧された場合、該被覆層表面と該導電性粒子、および、該被覆層内において隣接する該導電性粒子同士、および、該導電性粒子と導電性基体、が近接し、該被覆層が導電化される、と推察している。
また、該被覆層全体に占める該導電性粒子の体積の割合を20体積%以上とすることで、該導電性粒子を介する近接が起こりやすくなると考えられる。
It is speculated that the nanoindenter hardness of the matrix is small, that is, the matrix is flexible, so that the matrix is easily deformed when the coating layer is pressed. Also, the nanoindenter hardness on the conductive particles strongly reflects the hardness of the conductive particles. The nanoindenter hardness on the conductive particles is large and the nanoindenter hardness of the matrix is higher, that is, the conductive particles are harder than the matrix, so that the coating layer is It is believed that deformation of the conductive particles is suppressed when the matrix is deformed by being pressed. When the coating layer is pressed under such conditions, the coating layer surface and the conductive particles, the adjacent conductive particles in the coating layer, and the conductive particles and the conductive substrate , are in close proximity and the coating layer is rendered conductive.
Further, it is considered that by setting the volume ratio of the conductive particles in the entire coating layer to 20% by volume or more, the approach via the conductive particles is likely to occur.

さらにまた、要件ii)及びiv)を満たすことで、優れたトナー搬送力と画像濃度変化の抑制とを両立できる。
すなわち、要件ii)を満たすことで、押圧時の該被覆層表面の導電化領域を微細にすることができるためと考えられる。複写機などに用いられる平均粒子径が数μm程度の一般的なトナーを用いた場合に、該導電性粒子の球体積相当径の最頻値が20μm以下であれば、押圧時に導電性を発現する該導電性粒子同士の間隔が微細となり、画像濃度変化を抑制できると推察している。この導電化領域の微細さは、後述の測定方法により算出される、押圧時の導電点密度で表すことができる。
該押圧時の導電点密度を、10個/100μm□以上とすることで、画像濃度変化を抑制しやすいため好ましく、より好ましくは15個/100μm□以上、さらに好ましくは20個/100μm□以上である。
さらに、要件iv)を満たすことで、該導電性粒子の球体積相当径の最頻値が20μm以下の場合に、該被覆層層厚方向への該導電性粒子の重なりあいの個数の算術平均値を小さくしやすく、優れたトナー搬送力を得やすい。
Furthermore, by satisfying requirements ii) and iv), it is possible to achieve both excellent toner conveying power and suppression of image density change.
That is, it is considered that by satisfying the requirement ii), the conductive region on the surface of the coating layer during pressing can be made fine. When using a general toner having an average particle diameter of about several μm for use in copiers and the like, if the mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles is 20 μm or less, conductivity is exhibited when pressed. It is presumed that the interval between the conductive particles becomes minute, and the change in image density can be suppressed. The fineness of this conductive region can be represented by the conductive point density at the time of pressing, which is calculated by the measuring method described later.
The conductive point density at the time of pressing is preferably 10/100 μm square or more because it is easy to suppress image density change, more preferably 15/100 μm square or more, further preferably 20/100 μm square or more. be.
Furthermore, by satisfying the requirement iv), when the mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles is 20 μm or less, the arithmetic mean value of the number of overlapping conductive particles in the thickness direction of the coating layer can be easily made small, and excellent toner conveying power can be easily obtained.

以下、本発明の一態様に係る現像ローラについて詳細に説明する。
[現像ローラ]
現像ローラは、導電性基体と、該導電性基体上の最外層としての被覆層とを有する。さらに、該現像ローラは、図1に示されるように、必要に応じて導電性基体2と被覆層3との間に導電性弾性層4等の層を1層以上有していても良い。
Hereinafter, the developing roller according to one aspect of the present invention will be described in detail.
[Development roller]
The developing roller has a conductive substrate and a coating layer as the outermost layer on the conductive substrate. Further, as shown in FIG. 1, the developing roller may have one or more layers such as a conductive elastic layer 4 between the conductive substrate 2 and the coating layer 3, if necessary.

<基体>
基体は、導電性を有することができ、その上に設けられる被覆層や導電性弾性層を支持する機能を有する。基体の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属;これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮および青銅等の合金を挙げることができる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。基体の表面には、耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、樹脂製の基材の表面を金属で被覆して表面を導電性とした基体や、導電性樹脂組成物から製造された基体も使用可能である。
<Substrate>
The substrate can be conductive and has the function of supporting the coating layer and the conductive elastic layer provided thereon. Examples of materials for the substrate include metals such as iron, copper, aluminum and nickel; alloys containing these metals such as stainless steel, duralumin, brass and bronze. These may be used alone or in combination of two or more. The surface of the substrate can be plated for the purpose of imparting scratch resistance to the extent that the conductivity is not impaired. Furthermore, a base made of resin whose surface is coated with a metal to make the surface conductive, or a base made of a conductive resin composition can also be used.

<被覆層>
被覆層は、バインダー樹脂を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散した導電性粒子とを含む。
<Coating layer>
The coating layer includes a matrix containing a binder resin and conductive particles dispersed in the matrix.

基体と被覆層との間に導電性弾性層等の層を設ける場合、被覆層の厚みは3.0μm以上、30μm以下が好ましく、5.0μm以上、15μm以下がより好ましい。該厚みが3.0μm以上であれば、上述の通り、被覆層表面に絶縁層としての局所的な層厚差を形成しやすく、該厚みが30μm以下であれば、該被覆層層厚方向への該導電性粒子の重なりあいの個数の算術平均値を小さくしやすいことで、優れたトナー搬送力を得やすい。なお、被覆層の厚みは後述する方法により測定される値である。 When a layer such as a conductive elastic layer is provided between the substrate and the coating layer, the thickness of the coating layer is preferably 3.0 µm or more and 30 µm or less, more preferably 5.0 µm or more and 15 µm or less. If the thickness is 3.0 μm or more, as described above, it is easy to form a local layer thickness difference as an insulating layer on the surface of the coating layer. Since the arithmetic average value of the number of overlapping conductive particles in (1) can be easily reduced, an excellent toner conveying force can be easily obtained. In addition, the thickness of the coating layer is a value measured by a method described later.

マトリクスはバインダー樹脂を含む。また、図2に示すように、マトリクス5は、被覆層3中の導電性粒子6、及び、後述する絶縁性粒子7を含まない領域を構成する。
該マトリクスは温度23℃、相対湿度50%における電位減衰時定数が1.0min以上であると、被覆層の表面が帯電され易くなり、トナーの搬送性向上の点で好ましい。より好ましくは5.0min以上、さらに好ましくは10min以上である。なお、該電位減衰時定数は後述する方法により測定される値である。
該マトリクスの体積抵抗率が1.0×1013Ω・cm以上であると、該電位減衰時定数を1.0min以上に設計しやすいため好ましい。該体積抵抗率は1.0×1014Ω・cm以上が好ましく、1.0×1015Ω・cm以上がより好ましく、1.0×1016Ω・cm以上がさらにより好ましい。該体積抵抗率の上限は特に限定されないが、例えば1.0×1019Ω・cm以下であることができる。なお、該マトリクスや後述する導電性粒子の体積抵抗率は、例えば原子間力顕微鏡(AFM)により測定することができる。
The matrix contains a binder resin. Further, as shown in FIG. 2, the matrix 5 constitutes a region in the coating layer 3 that does not contain the conductive particles 6 and the insulating particles 7 described later.
When the matrix has a potential decay time constant of 1.0 min or more at a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%, the surface of the coating layer is easily charged, which is preferable from the viewpoint of improving toner transportability. It is more preferably 5.0 min or longer, and still more preferably 10 min or longer. The potential decay time constant is a value measured by a method described later.
When the volume resistivity of the matrix is 1.0×10 13 Ω·cm or more, the potential decay time constant can be easily designed to be 1.0 min or more, which is preferable. The volume resistivity is preferably 1.0×10 14 Ω·cm or more, more preferably 1.0×10 15 Ω·cm or more, and even more preferably 1.0×10 16 Ω·cm or more. Although the upper limit of the volume resistivity is not particularly limited, it can be, for example, 1.0×10 19 Ω·cm or less. The volume resistivity of the matrix and the conductive particles described later can be measured, for example, with an atomic force microscope (AFM).

ここで体積抵抗率の具体的な測定例を示す。
原子間力顕微鏡(AFM)(商品名:Q-scope250、Quesant社製)を用いて、導電性モードによって測定する。現像ローラの被覆層を、ミクロトームを用いてシート状に、導電性粒子は粒子の対向する2面が露出するように切り出して測定片とする。切り出した測定片の片面に白金蒸着を施す。次に白金蒸着を施した面に直流電源(商品名:6614C、Agilent社製)を接続して10Vを印加し、測定片のもう一方の面にはカンチレバーの自由端を接触させ、AFM本体を通して電流像を得る。この測定条件を以下に示す。
測定モード:contact
カンチレバー:CSC17
測定範囲:10nm×10nm
スキャンレイト:4Hz
印加電圧10V
測定環境:温度23℃、相対湿度50%
A specific measurement example of the volume resistivity is shown here.
An atomic force microscope (AFM) (trade name: Q-scope250, manufactured by Quesant) is used for measurement in the conductivity mode. The coating layer of the developing roller is cut into a sheet by using a microtome, and the conductive particles are cut out so that two opposite surfaces of the particles are exposed to obtain measurement pieces. Platinum vapor deposition is applied to one side of the cut measurement piece. Next, a DC power supply (trade name: 6614C, manufactured by Agilent) is connected to the platinum-deposited surface and 10 V is applied, and the free end of the cantilever is brought into contact with the other surface of the measurement piece, and the AFM body is passed through. Acquire a current image. The measurement conditions are shown below.
Measurement mode: contact
Cantilever: CSC17
Measurement range: 10nm x 10nm
Scan rate: 4Hz
Applied voltage 10V
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%

この測定を無作為に選んだ100箇所について行う。測定された個所のうち、電流値の低い上位10箇所の平均電流値と、測定片の平均膜厚およびカンチレバーの接触面積とから、体積抵抗率を算出する。なお、表面が導電性物質で覆われた導電性粒子の場合は、粒子の表面における平均電流値から体積抵抗率を算出する。測定片の平均膜厚は、切り出した測定片の断面を光学顕微鏡または電子顕微鏡で計10箇所観察し、その平均値とする。 This measurement is performed at 100 randomly selected locations. The volume resistivity is calculated from the average current value of the top 10 lowest current values among the measured locations, the average film thickness of the measurement piece, and the contact area of the cantilever. In the case of conductive particles whose surfaces are covered with a conductive substance, the volume resistivity is calculated from the average current value on the surface of the particles. The average film thickness of the measurement piece is obtained by observing a total of 10 cross sections of the cut measurement piece with an optical microscope or an electron microscope and taking the average value.

該マトリクスのナノインデンター硬さは0.1N/mm以上、3.0N/mm以下であると、該被覆層の押圧時にマトリクスが十分変形でき、導電性粒子が近接することにより導電性が発現しやすいため、好ましい。該マトリクスのナノインデンター硬さは、後述するバインダー樹脂の分子構造やシリカなどの添加剤によって制御することができる。なお、該ナノインデンター硬さは後述する方法により測定することができる。 When the nanoindenter hardness of the matrix is 0.1 N/mm 2 or more and 3.0 N/mm 2 or less, the matrix can be sufficiently deformed when the coating layer is pressed, and the conductive particles are close to each other, thereby making the matrix conductive. is likely to occur, which is preferable. The nanoindenter hardness of the matrix can be controlled by the molecular structure of the binder resin and additives such as silica, which will be described later. The nanoindenter hardness can be measured by the method described later.

(バインダー樹脂)
前記マトリクスに含まれるバインダー樹脂としては、前記体積抵抗率および前記ナノインデンター硬さの好適な範囲を満たすことができるものであれば、特に限定されない。このようなバインダー樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド、尿素樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、NBRの水素化物等が挙げられる。これらは、必要に応じて1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でもポリウレタン樹脂は、電気的絶縁性および柔軟性に優れ、現像ローラとして要求される高い耐摩耗性を有するため好ましい。該ポリウレタン樹脂としては、例えばエーテル系ポリウレタン樹脂、エステル系ポリウレタン樹脂、アクリル系ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン系ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、電気的絶縁性および柔軟性が得られやすい、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂やポリオレフィン系ポリウレタン樹脂が好ましい。
(binder resin)
The binder resin contained in the matrix is not particularly limited as long as it satisfies the preferred ranges of the volume resistivity and the nanoindenter hardness. Examples of such binder resins include polyurethane resins, polyamides, urea resins, polyimides, fluorine resins, phenolic resins, alkyd resins, silicone resins, polyesters, ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene. Rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), fluororubber, silicone rubber, hydrides of NBR, and the like. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types as needed. Among these, polyurethane resins are preferred because they are excellent in electrical insulation and flexibility, and have high abrasion resistance required for developing rollers. Examples of the polyurethane resin include ether-based polyurethane resins, ester-based polyurethane resins, acrylic-based polyurethane resins, polycarbonate-based polyurethane resins, and polyolefin-based polyurethane resins. Among these resins, polycarbonate-based polyurethane resins and polyolefin-based polyurethane resins are preferable because they tend to provide electrical insulation and flexibility.

特に、前記バインダー樹脂が、下記式(1)および(2)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、下記式(3)および(4)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、下記式(5)で示される構造と、を有することで、高温高湿環境下に於いてもより高いトナー搬送力が得られ、且つ、低温低湿環境下に於いても画像濃度変化をより抑制できるため、より好ましい。

Figure 0007237709000001
Figure 0007237709000002
Figure 0007237709000003
Figure 0007237709000004
Figure 0007237709000005
式(5)中、lは1以上の整数を表し、10以上の整数であることが好ましい。また、lの上限は特に限定されないが、例えば100以下の整数であることができる。前記バインダー樹脂がこれらの構造を有することにより、高温高湿環境下に於いてもより高いトナー搬送力が得られ、且つ、低温低湿環境下に於いても画像濃度変化をより抑制できるという効果を奏する理由は未だ解明中であるが、本発明者らは以下のように推測している。 In particular, the binder resin has either or both of the structures represented by the following formulas (1) and (2) and either or both of the structures represented by the following formulas (3) and (4). and a structure represented by the following formula (5), a higher toner conveying force can be obtained even in a high-temperature and high-humidity environment, and image density changes even in a low-temperature and low-humidity environment. can be further suppressed, which is more preferable.
Figure 0007237709000001
Figure 0007237709000002
Figure 0007237709000003
Figure 0007237709000004
Figure 0007237709000005
In formula (5), l represents an integer of 1 or more, preferably an integer of 10 or more. Also, the upper limit of l is not particularly limited, but it can be an integer of 100 or less, for example. When the binder resin has these structures, it is possible to obtain the effect of obtaining a higher toner conveying force even in a high-temperature and high-humidity environment and further suppressing the change in image density even in a low-temperature and low-humidity environment. Although the reason why it works is still being elucidated, the present inventors presume as follows.

前記式(1)~(4)で示される構造は、極性が低い。そのために、押圧時の圧縮変形に必要な硬さ、即ち、3.0N/mm以下のナノインデンター硬さにまで柔軟化しながらも、環境中の水分の樹脂への侵入が抑制され、高温高湿環境下においても高い電気的絶縁性を維持することができると考えられる。 The structures represented by formulas (1) to (4) have low polarity. Therefore, the hardness required for compressive deformation during pressing, that is, while softening to a nanoindenter hardness of 3.0 N / mm 2 or less, the penetration of moisture in the environment into the resin is suppressed, and the high temperature It is considered that high electrical insulation can be maintained even in a high humidity environment.

さらに、前記式(3)および(4)で示される構造は、側鎖にメチル基を有する。これが立体障害として働くことでバインダー樹脂の結晶性が低減し、特に低温低湿環境下におけるバインダー樹脂の硬度上昇を抑制することができると考えられる。 Furthermore, the structures represented by formulas (3) and (4) have methyl groups in side chains. It is thought that this acts as a steric hindrance, thereby reducing the crystallinity of the binder resin and, in particular, suppressing an increase in the hardness of the binder resin under a low-temperature, low-humidity environment.

以上のことから、前記バインダー樹脂が、上記式(1)および(2)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(3)および(4)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(5)で示される構造と、を有することで、高温高湿環境下におけるより高いトナー搬送力と、低温低湿環境下におけるさらなる画像濃度変化の抑制と、を両立できる、と推察している。 From the above, it can be concluded that the binder resin has one or both of the structures represented by the above formulas (1) and (2) and one of the structures represented by the above formulas (3) and (4). Alternatively, by having both structures and the structure represented by the above formula (5), both higher toner conveying power in a high temperature and high humidity environment and further suppression of image density change in a low temperature and low humidity environment are compatible. I'm assuming it can.

バインダー樹脂中に前記式(1)で示される構造を導入するためには、原料として、例えば前記式(1)で示される構造を分子内に有するポリブタジエンポリオールを用いることができる。該ポリブタジエンポリオールの重量平均分子量は、500以上5000以下であることが好ましい。市販品としては、例えば、「G-1000」、「G-2000」、「G-3000」(いずれも商品名、日本曹達(株)製)、「Poly ip」(商品名、出光興産(株)製)、「krasol LBH-2000」、「krasol LBH-P-3000」(いずれも商品名、クレイバレー社製)が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 In order to introduce the structure represented by the above formula (1) into the binder resin, for example, polybutadiene polyol having the structure represented by the above formula (1) in the molecule can be used as a raw material. The weight average molecular weight of the polybutadiene polyol is preferably 500 or more and 5000 or less. Commercially available products include, for example, "G-1000", "G-2000", "G-3000" (all trade names, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), "Poly ip" (trade name, Idemitsu Kosan Co., Ltd. ), “krasol LBH-2000” and “krasol LBH-P-3000” (both trade names, manufactured by Clay Valley). These may be used alone or in combination of two or more.

バインダー樹脂中に前記式(2)で示される構造を導入するためには、原料として、例えば前記式(2)で示される構造を分子内に有する水添ポリブタジエンポリオールを用いることができる。該水添ポリブタジエンポリオールの重量平均分子量は、500以上5000以下であることが好ましい。市販品としては、例えば、「GI-1000」、「GI-2000」、「GI-3000」(いずれも商品名、日本曹達(株)製)、「krasol HLBH-P 2000」、「krasol HLBH-P 3000」(いずれも商品名、クレイバレー社製)が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 In order to introduce the structure represented by the formula (2) into the binder resin, for example, a hydrogenated polybutadiene polyol having the structure represented by the formula (2) in the molecule can be used as a raw material. The weight average molecular weight of the hydrogenated polybutadiene polyol is preferably 500 or more and 5000 or less. Commercially available products include, for example, "GI-1000", "GI-2000", "GI-3000" (all trade names, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.), "krasol HLBH-P 2000", "krasol HLBH- P 3000" (both trade names, manufactured by Clay Valley). These may be used alone or in combination of two or more.

バインダー樹脂中に前記式(3)で示される構造を導入するためには、原料として、例えば前記式(3)で示される構造を分子内に有するポリイソプレンポリオールを用いることができる。該ポリイソプレンポリオールの重量平均分子量は、500以上5000以下であることが好ましい。市販品としては、例えば、「Poly ip」(商品名、出光興産(株)製)が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 In order to introduce the structure represented by the formula (3) into the binder resin, for example, a polyisoprene polyol having the structure represented by the formula (3) in the molecule can be used as a raw material. The weight average molecular weight of the polyisoprene polyol is preferably 500 or more and 5000 or less. Examples of commercially available products include "Poly ip" (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.). These may be used alone or in combination of two or more.

バインダー樹脂中に前記式(4)で示される構造を導入するためには、原料として、例えば前記式(4)で示される構造を分子内に有する水添ポリイソプレンポリオールを用いることができる。該水添ポリイソプレンポリオールの重量平均分子量は、500以上5000以下であることが好ましい。市販品としては、例えば、「エポール」(商品名、出光興産(株)製)が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 In order to introduce the structure represented by the formula (4) into the binder resin, for example, a hydrogenated polyisoprene polyol having the structure represented by the formula (4) in the molecule can be used as a raw material. The weight average molecular weight of the hydrogenated polyisoprene polyol is preferably 500 or more and 5000 or less. Commercially available products include, for example, “Epol” (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.). These may be used alone or in combination of two or more.

バインダー樹脂中に前記式(5)で示される構造を導入するためには、原料として、例えば下記式(6)で示されるMEKオキシム(2-ブタノンオキシム)でブロックされたポリメリックMDI(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート)を使用できる。

Figure 0007237709000006
前記式(6)において、Lは1以上の整数を示す。Lの上限は特に限定されないが、例えば100以下の整数であることができ、50以下の整数であることが好ましい。前記ポリメリックMDIを用いることで、イソシアネート基の余剰反応が抑制され、塗工液の安定性が向上する。また、あらかじめポリオールにより鎖延長したプレポリマーを用いてもよい。 In order to introduce the structure represented by the above formula (5) into the binder resin, as a raw material, for example, a polymeric MDI (polymethylene poly phenyl polyisocyanate) can be used.
Figure 0007237709000006
In the formula (6), L represents an integer of 1 or more. Although the upper limit of L is not particularly limited, it can be, for example, an integer of 100 or less, preferably an integer of 50 or less. By using the polymeric MDI, excessive reaction of isocyanate groups is suppressed, and the stability of the coating liquid is improved. A prepolymer chain-extended with a polyol in advance may also be used.

前記バインダー樹脂は、例えば、下記a)およびb)のいずれか一方又は両方と、下記c)およびd)のいずれか一方又は両方と、を含むポリオールと、下記e)を含むポリイソシアネートと、の混合物を反応させることによって得ることができる。
a)式(1)で示される構造を含む化合物および式(1)で示される構造を含む化合物由来のプレポリマーのいずれか一方または両方;
b)式(2)で示される構造を含む化合物および式(2)で示される構造を含む化合物由来のプレポリマーのいずれか一方または両方;
c)式(3)で示される構造を含む化合物および式(3)で示される構造を含む化合物由来のプレポリマーのいずれか一方または両方;
d)式(4)で示される構造を含む化合物および式(4)で示される構造を含む化合物由来のプレポリマーのいずれか一方または両方;
e)式(6)で示される化合物および式(6)で示される化合物由来のプレポリマーのいずれか一方または両方。
The binder resin is, for example, a polyol containing either or both of a) and b) below and either or both of c) and d) below, and a polyisocyanate containing e) below. It can be obtained by reacting a mixture.
a) either or both of a compound comprising a structure represented by formula (1) and a prepolymer derived from a compound comprising a structure represented by formula (1);
b) either or both of a compound comprising a structure represented by formula (2) and a prepolymer derived from a compound comprising a structure represented by formula (2);
c) either or both of a compound comprising a structure represented by formula (3) and a prepolymer derived from a compound comprising a structure represented by formula (3);
d) either or both of a compound comprising a structure represented by formula (4) and a prepolymer derived from a compound comprising a structure represented by formula (4);
e) either or both of the compound of formula (6) and the prepolymer derived from the compound of formula (6).

前記混合物における、イソシアネートのモル数と、水酸基のモル数との比、すなわち、イソシアネートインデックス(NCO/OH)は、1.1以上5.0以下であることが好ましい。該イソシアネートインデックスが該範囲内であることによって、バインダー樹脂中の未反応成分の残留を抑えることができ、高温高湿環境下において優れた絶縁性を得ることができる。また、特に該イソシアネートインデックスが5.0以下であることにより、低温低湿環境下におけるマトリクスの硬度を低減することができ、押圧により十分変形することができる。 The ratio of the number of moles of isocyanate to the number of moles of hydroxyl groups in the mixture, that is, the isocyanate index (NCO/OH) is preferably 1.1 or more and 5.0 or less. When the isocyanate index is within this range, residual unreacted components in the binder resin can be suppressed, and excellent insulation can be obtained in a high-temperature, high-humidity environment. Moreover, especially when the isocyanate index is 5.0 or less, the hardness of the matrix can be reduced in a low-temperature and low-humidity environment, and the matrix can be sufficiently deformed by pressing.

前記バインダー樹脂の構造は、熱分解GC/MS(ガスクロマトグラフ質量分析計)、FT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)、NMR(核磁気共鳴装置)等による分析により確認することができる。 The structure of the binder resin can be confirmed by analysis using pyrolysis GC/MS (gas chromatograph-mass spectrometer), FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer), NMR (nuclear magnetic resonance), or the like.

(導電性粒子)
前記導電性粒子の球体積相当径の最頻値は3.0μm以上、20μm以下が好ましい。該平均粒子径が3.0μm以上であることにより、非押圧時における被覆層の絶縁性を維持できる。また、該被覆層の絶縁層としての局所的な層厚差を形成しやすい。また、該球体積相当径の最頻値が20μm以下であることにより、押圧時の導電化領域を微細化でき、画像濃度変化を抑制しやすい。該導電性粒子の球体積相当径の最頻値は5.0μm以上、10μm以下であることがさらに好ましい。なお、該導電性粒子の球体積相当径の最頻値は後述する方法により測定される値である。
(Conductive particles)
The mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles is preferably 3.0 μm or more and 20 μm or less. When the average particle size is 3.0 μm or more, the insulating properties of the coating layer can be maintained when pressure is not applied. Moreover, it is easy to form a local layer thickness difference as an insulating layer of the covering layer. Further, when the mode of the sphere equivalent volume diameter is 20 μm or less, the electrically conductive region can be made finer when pressed, and the change in image density can be easily suppressed. More preferably, the mode of the equivalent spherical diameter of the conductive particles is 5.0 μm or more and 10 μm or less. The mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles is a value measured by the method described later.

該被覆層表面における導電性粒子上のナノインデンター硬さは、1.0N/mm以上、10N/mm以下が好ましい。また、前記マトリクスのナノインデンター硬さより、該導電性粒子上のナノインデンター硬さの方が大きいことが好ましい。前記導電性粒子に由来する凸部のナノインデンター硬さを前記マトリクスのナノインデンター硬さより大きく、且つ1.0N/mm以上、10.0N/mm以下とすることにより、上述の通り、押圧時に該被覆層の導電性が得やすいため好ましい。また、前記導電性粒子に由来する凸部のナノインデンター硬さを10.0N/mm以下とすることにより、被覆層が巨視的に極度に高硬度になることを防ぎ、トナーへのストレスを低減できる。 The nanoindenter hardness on the conductive particles on the coating layer surface is preferably 1.0 N/mm 2 or more and 10 N/mm 2 or less. Further, it is preferable that the nanoindenter hardness on the conductive particles is higher than the nanoindenter hardness of the matrix. By setting the nanoindenter hardness of the projections derived from the conductive particles to be greater than the nanoindenter hardness of the matrix and 1.0 N/mm 2 or more and 10.0 N/mm 2 or less, as described above , is preferable because the conductivity of the coating layer can be easily obtained at the time of pressing. Further, by setting the nanoindenter hardness of the projections derived from the conductive particles to 10.0 N/mm 2 or less, the coating layer is prevented from macroscopically having extremely high hardness, and stress to the toner is prevented. can be reduced.

該導電性粒子上のナノインデンター硬さは、2.0N/mm以上、5.0N/mm以下がより好ましい。前記導電性粒子上のナノインデンター硬さは、前記マトリクスのナノインデンター硬さより0.5N/mm以上大きいことが好ましく、1.0N/mm以上大きいことがより好ましい。なお、該ナノインデンター硬さは後述する方法により測定される値である。該導電性粒子上のナノインデンター硬さは、該マトリクスの硬さの影響を受けるが、後述する方法により測定することで影響を小さくし、本発明の機能性との相関を精度よく見積もることができる。 The nanoindenter hardness on the conductive particles is more preferably 2.0 N/mm 2 or more and 5.0 N/mm 2 or less. The nanoindenter hardness on the conductive particles is preferably greater than the nanoindenter hardness of the matrix by 0.5 N/mm 2 or more, more preferably by 1.0 N/mm 2 or more. The nanoindenter hardness is a value measured by the method described later. The hardness of the nanoindenter on the conductive particles is affected by the hardness of the matrix, but the effect can be reduced by measuring by the method described later, and the correlation with the functionality of the present invention can be accurately estimated. can be done.

前記被覆層の全体積に対する前記導電性粒子が占める割合は、20体積%以上、45体積%以下が好ましい。該割合が20体積%以上であることにより、押圧時に、電気的な流路が形成される程に導電性粒子同士が近接でき、画像濃度変化を抑制でき好ましい。また、該割合が45体積%以下であることにより、非押圧時における被覆層の導電化を抑制でき、また、該被覆層層厚方向への該導電性粒子の重なりあいの個数の算術平均値を小さくしやすく、優れたトナー搬送力を得やすいため好ましい。該割合は30体積%以上、40体積%以下がより好ましい。なお、該導電性粒子の体積%は後述する方法により測定することができる。 A ratio of the conductive particles to the total volume of the coating layer is preferably 20% by volume or more and 45% by volume or less. When the ratio is 20% by volume or more, the conductive particles can be brought close enough to each other to form an electrical flow path when pressed, thereby suppressing a change in image density, which is preferable. In addition, when the ratio is 45% by volume or less, it is possible to suppress the conductivity of the coating layer when not pressed, and the arithmetic average value of the number of overlapping conductive particles in the thickness direction of the coating layer is It is preferable because it is easy to reduce the size and easy to obtain an excellent toner conveying force. The ratio is more preferably 30% by volume or more and 40% by volume or less. In addition, the volume % of the conductive particles can be measured by the method described later.

前記導電性粒子の体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以下であることが、押圧時に速やかに適切な現像電界を形成できるため好ましい。該体積抵抗率は、1.0×10Ω・cm以下であることがより好ましく、1.0×10Ω・cm以下であることがさらに好ましい。該体積抵抗率の下限は特に限定されないが、例えば1.0×10-8Ω・cm以上であることができる。なお、該体積抵抗率は上述の方法により測定することができる。 It is preferable that the conductive particles have a volume resistivity of 1.0×10 2 Ω·cm or less, since an appropriate development electric field can be formed quickly when pressed. The volume resistivity is more preferably 1.0×10 1 Ω·cm or less, more preferably 1.0×10 0 Ω·cm or less. Although the lower limit of the volume resistivity is not particularly limited, it can be, for example, 1.0×10 −8 Ω·cm or more. The volume resistivity can be measured by the method described above.

前記導電性粒子は球状であることが、非押圧時に絶縁性が得易い観点から好ましい。ここで、「球状」とは、粒子の長径/短径の比が1.0~1.5であることを意味している。該長径/短径の比は、1.0~1.2であることが好ましく、1.0~1.1であることがより好ましい。なお、マトリクス中に分散した導電性粒子の長径および短径は、後述する平均粒子径の測定と同様に、イオンビーム加工装置(FIB-SEM)で観察することにより算出できる。 It is preferable that the conductive particles have a spherical shape from the viewpoint of easily obtaining insulation when not pressed. Here, "spherical" means that the ratio of major axis/minor axis of the particles is 1.0 to 1.5. The major axis/minor axis ratio is preferably 1.0 to 1.2, more preferably 1.0 to 1.1. Incidentally, the major diameter and minor diameter of the conductive particles dispersed in the matrix can be calculated by observation with an ion beam processing apparatus (FIB-SEM) in the same manner as the measurement of the average particle diameter, which will be described later.

このような特性を有する導電性粒子としては、例えば以下のような導電性粒子が挙げられる。Au粉や鉄粉等の金属粒子、Ag等の金属を表面にコートした樹脂粒子、金属を表面にコートした酸化亜鉛等の無機化合物粒子、金属をドープした無機化合物粒子、カーボンブラック等の導電性微粒子を表面に付着させた樹脂粒子、導電性微粒子を表面に付着させた無機化合物粒子、導電性微粒子を内包させた樹脂粒子、4級アンモニウム塩等のイオン導電剤を内包した樹脂粒子、黒鉛粒子、炭素粒子。これらの導電性粒子は、必要に応じて1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、炭素粒子は導電性および硬さに優れるため好ましい。さらに、フェノール樹脂のような樹脂粒子を高温処理することにより炭素化した炭素粒子を用いることが、トナー搬送力が優れるためより好ましい。樹脂粒子を高温処理により炭素化した炭素粒子は、表面が平滑であり、比表面積が小さく、且つ、高温処理によって粒子表面が疎水化している。このために、マトリクス中において炭素粒子同士の凝集や配列が起こりにくく、炭素粒子同士が適度に整列した状態で分散されやすい。このような炭素粒子としては、市販品では、例えばICB0520(商品名、日本カーボン(株)製)等が挙げられる。 Examples of conductive particles having such properties include the following conductive particles. Metal particles such as Au powder and iron powder, resin particles coated with metal such as Ag on the surface, inorganic compound particles such as zinc oxide coated with metal on the surface, inorganic compound particles doped with metal, conductivity such as carbon black Resin particles with fine particles attached to the surface, inorganic compound particles with conductive fine particles attached to the surface, resin particles with conductive particles encapsulated therein, resin particles with ion conductive agents such as quaternary ammonium salts encapsulated therein, graphite particles , carbon particles. These conductive particles can be used singly or in combination of two or more as needed. Among these, carbon particles are preferable because they are excellent in conductivity and hardness. Furthermore, it is more preferable to use carbon particles obtained by carbonizing resin particles such as phenol resin by high-temperature treatment, because the toner conveying power is excellent. Carbon particles obtained by carbonizing resin particles by high-temperature treatment have a smooth surface, a small specific surface area, and a hydrophobic surface due to the high-temperature treatment. For this reason, the carbon particles are less likely to agglomerate or align in the matrix, and the carbon particles are more likely to be dispersed in an appropriately aligned state. Examples of such carbon particles include commercial products such as ICB0520 (trade name, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.).

特に、前記バインダー樹脂が、上記式(1)および(2)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(3)および(4)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(5)で示される構造と、を有し、且つ、該導電性粒子が炭素粒子であることで、高温高湿環境下においても優れたトナー搬送力を得ることができ、好ましい。これは、上記構造のバインダー樹脂の特性に加え、該バインダー樹脂と該炭素粒子とを組合せて用いた場合、被覆層形成時のマトリクスのうねりが抑制されるためであると考えられる。被覆層形成時のマトリクスのうねりが抑制された場合、上述の絶縁層としての層厚の差が生まれやすくなる。これにより、被覆層表面における局所的な電位差がより急峻になり、優れたトナー搬送力が得られると考えられる。該バインダー樹脂と該導電性粒子との組合せによりマトリクスのうねりが抑制される理由は未だ解明中であるが、本発明者らは以下のように推測している。即ち、上記式(1)および(2)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(3)および(4)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、上記式(5)で示される構造と、を有するバインダー樹脂と前記炭素粒子との表面自由エネルギーが近く、炭素粒子同士の凝集力が低減されることで、該被覆層表面のうねりが抑制されたと推定している。 In particular, the binder resin has one or both of the structures represented by the above formulas (1) and (2) and one or both of the structures represented by the above formulas (3) and (4). and the structure represented by the above formula (5), and the conductive particles are carbon particles, it is possible to obtain excellent toner conveying power even in a high-temperature and high-humidity environment, preferable. This is probably because, in addition to the properties of the binder resin having the structure described above, when the binder resin and the carbon particles are used in combination, the undulation of the matrix during the formation of the coating layer is suppressed. When the undulation of the matrix during the formation of the coating layer is suppressed, the layer thickness difference as described above tends to occur as the insulating layer. It is believed that this makes the local potential difference on the surface of the coating layer steeper, resulting in an excellent toner conveying force. Although the reason why the matrix waviness is suppressed by the combination of the binder resin and the conductive particles is still being clarified, the present inventors presume as follows. That is, one or both of the structures represented by the above formulas (1) and (2), one or both of the structures represented by the above formulas (3) and (4), and the above formula It is presumed that the surface free energy of the binder resin having the structure shown in (5) and the carbon particles are close to each other, and the cohesive force between the carbon particles is reduced, thereby suppressing the waviness of the surface of the coating layer. ing.

さらに、後述の測定方法によって得られる該炭素粒子の比周長が1.1以下であると、高温高湿環境下におけるより優れたトナー搬送力を得ることができ、さらに好ましい。これは、該バインダー樹脂と該比周長を有する炭素粒子との組合せを用いた場合、被覆層形成時のマトリクスのうねりがさらに抑制されるためであると考えられる。該バインダー樹脂と該導電性粒子との組合せによりマトリクスのうねりが抑制される理由は未だ解明中であるが、本発明者らは以下のように推測している。即ち、該比周長が1.05以下であると該導電性粒子表面は非常に平滑であり、これにより該バインダー樹脂と該炭素粒子との相互作用が低減し、該被覆層表面のうねりがさらに抑制されたと推定している。 Furthermore, when the specific circumference of the carbon particles obtained by the measurement method described later is 1.1 or less, it is possible to obtain a superior toner conveying force in a high-temperature and high-humidity environment, which is more preferable. It is believed that this is because when the binder resin and the carbon particles having the specific circumferential length are used in combination, the waviness of the matrix during the formation of the coating layer is further suppressed. Although the reason why the matrix waviness is suppressed by the combination of the binder resin and the conductive particles is still being clarified, the present inventors presume as follows. That is, when the specific perimeter is 1.05 or less, the surface of the conductive particles is very smooth, which reduces the interaction between the binder resin and the carbon particles and reduces the undulation of the surface of the coating layer. I'm assuming it's been suppressed.

(絶縁性粒子)
本態様に係る被覆層は、導電性粒子に加えて、絶縁性粒子をさらに含んでもよい。
(insulating particles)
The coating layer according to this aspect may further contain insulating particles in addition to the conductive particles.

前記絶縁性粒子の平均粒子径は3.0μm以上、30μm以下であることが好ましい。該平均粒子径が3.0μm以上であることにより、絶縁性粒子が存在する箇所において絶縁層としての厚さが厚くなり、周囲の導電性粒子が存在する領域との間の電位差が大きくなり、より優れたトナー搬送力を発現させることができる。また、該平均粒子径が30μm以下であることにより、押圧時の被覆層の導電化を十分に維持でき、画像濃度変化を抑制しやすい。該平均粒子径は5.0μm以上、15μm以下であることがより好ましい。なお、該平均粒子径は後述する方法により測定することができる。 The average particle size of the insulating particles is preferably 3.0 μm or more and 30 μm or less. When the average particle diameter is 3.0 μm or more, the thickness of the insulating layer is increased at the locations where the insulating particles are present, and the potential difference between the surrounding areas where the conductive particles are present is increased, A more excellent toner conveying force can be exhibited. Further, when the average particle diameter is 30 μm or less, the conductivity of the coating layer can be sufficiently maintained during pressing, and the change in image density can be easily suppressed. More preferably, the average particle size is 5.0 μm or more and 15 μm or less. The average particle size can be measured by the method described later.

前記絶縁性粒子の体積抵抗率は、1.0×1010Ω・cm以上であることが、周囲の導電性粒子が存在する領域との間の電位差が大きくなり、より優れたトナー搬送力を発現させやすくなるため好ましい。該体積抵抗率は、1.0×1013Ω・cm以上であることがより好ましい。該体積抵抗率の上限は特に限定されないが、例えば1.0×1016Ω・cm以下であることが、画像濃度変化を抑制しやすいために好ましい。なお、該体積抵抗率は上述の方法により測定することができる。 When the volume resistivity of the insulating particles is 1.0×10 10 Ω·cm or more, the potential difference between the surrounding area where the conductive particles are present is increased, resulting in a better toner transporting force. It is preferable because it becomes easy to express. More preferably, the volume resistivity is 1.0×10 13 Ω·cm or more. Although the upper limit of the volume resistivity is not particularly limited, for example, it is preferably 1.0×10 16 Ω·cm or less because it is easy to suppress the image density change. The volume resistivity can be measured by the method described above.

このような特性を有する絶縁性粒子としては、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂粒子、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素等の無機化合物粒子が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、現像ローラに要求される一般的な機械特性である柔軟性を同時に得易い観点から、樹脂粒子が好ましい。 Examples of insulating particles having such properties include resin particles such as acrylic resins, urethane resins, fluororesins, polyester resins, polyether resins, and polycarbonate resins, and inorganic compound particles such as silica, alumina, and silicon carbide. . These may be used alone or in combination of two or more. Among these, resin particles are preferable from the viewpoint of easily obtaining flexibility, which is a general mechanical property required for the developing roller.

前記マトリクスの全体積に対する前記絶縁性粒子が占める割合は、1体積%以上、20体積%以下が好ましい。該割合が1体積%以上であることにより、より優れたトナー搬送力を発現できる。また、該割合が20体積%以下であることにより、押圧時の被覆層の導電化を維持しやすい。該割合は3体積%以上、10体積%以下がより好ましい。なお、該割合は後述する方法により測定される値である。 A ratio of the insulating particles to the total volume of the matrix is preferably 1% by volume or more and 20% by volume or less. When the ratio is 1% by volume or more, a more excellent toner conveying force can be exhibited. Further, when the ratio is 20% by volume or less, it is easy to maintain the conductivity of the coating layer during pressing. The ratio is more preferably 3% by volume or more and 10% by volume or less. The ratio is a value measured by the method described later.

(添加剤)
本態様に係る被覆層は、本発明の特徴を損なわない範囲で、前記バインダー樹脂、前記導電性粒子および前記絶縁性粒子以外の各種添加剤を含むことができる。例えば、被覆層にシリカの如き無機化合物微粒子を配合することで、被覆層へ補強性を付与したり、マトリクスの誘電率を調整したりすることができる。なお、添加剤としての無機化合物微粒子は、平均粒径1.0μm未満のものを指す。また、トナー離型性向上や動摩擦係数低減等、現像ローラとして要求される性能向上を目的として、被覆層にシリコーンオイル等の有機化合物系添加剤を配合しても良い。
(Additive)
The coating layer according to this aspect can contain various additives other than the binder resin, the conductive particles, and the insulating particles within a range that does not impair the characteristics of the present invention. For example, by adding inorganic compound fine particles such as silica to the coating layer, it is possible to impart reinforcing properties to the coating layer and adjust the dielectric constant of the matrix. In addition, the inorganic compound fine particles as an additive refer to those having an average particle size of less than 1.0 μm. Further, an organic compound additive such as silicone oil may be added to the coating layer for the purpose of improving the performance required of the developing roller, such as improving the toner releasability and reducing the coefficient of dynamic friction.

(被覆層の形成方法)
被覆層の形成方法は特に限定されないが、例えば以下の方法により形成することができる。前記バインダー樹脂、前記導電性粒子、必要に応じて前記絶縁性粒子、前記添加剤を含む被覆層形成用の塗工液を調製する。該塗工液に基体又は導電性弾性層等が形成された基体をディッピングし、乾燥させることにより、基体上に被覆層を形成する。
(Method for forming coating layer)
Although the method for forming the coating layer is not particularly limited, it can be formed, for example, by the following method. A coating liquid for forming a coating layer is prepared which contains the binder resin, the conductive particles, the insulating particles if necessary, and the additives. A substrate or a substrate having a conductive elastic layer formed thereon is dipped in the coating solution and dried to form a coating layer on the substrate.

<導電性弾性層>
本発明では、使用される画像形成装置において要求される弾性を現像ローラに付与するために、必要に応じて基体と被覆層との間に導電性弾性層を設けてもよい。導電性弾性層は、中実体、発泡体のいずれであってもよい。また、導電性弾性層は、単層であっても、複数の層からなっていてもよい。例えば、現像ローラは感光体およびトナーと常に圧接しているため、これらの部材間において相互に与えるダメージを低減するために、低硬度および低圧縮永久歪の特性を有する導電性弾性層を設けることができる。導電性弾性層の材質としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
<Conductive elastic layer>
In the present invention, a conductive elastic layer may be provided between the substrate and the coating layer, if necessary, in order to give the developing roller the elasticity required for the image forming apparatus used. The conductive elastic layer may be either solid or foam. Moreover, the conductive elastic layer may be a single layer or may be composed of a plurality of layers. For example, since the developing roller is in constant pressure contact with the photoreceptor and toner, a conductive elastic layer having low hardness and low compression set is provided in order to reduce mutual damage between these members. can be done. Examples of materials for the conductive elastic layer include natural rubber, isoprene rubber, styrene rubber, butyl rubber, butadiene rubber, fluororubber, urethane rubber, and silicone rubber. These can be used singly or in combination of two or more.

導電性弾性層は、現像ローラに要求される機能に応じて、導電剤、非導電性充填剤、その他成形に必要な各種添加剤成分として、架橋剤、触媒、分散促進剤等を含有してもよい。該導電剤としては、各種導電性金属又はその合金、導電性金属酸化物、これらで被覆された絶縁性物質の微粉末、電子導電剤、イオン導電剤等を用いることができる。これらの導電剤は、粉末状や繊維状の形態で、単独または2種類以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、電子導電剤であるカーボンブラックは、導電性の制御が容易であり、また経済的であることから好ましい。該非導電性充填剤としては、例えば、以下のものを例示することができる。珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 The conductive elastic layer contains a conductive agent, a non-conductive filler, and various additive components necessary for molding, such as a cross-linking agent, a catalyst, and a dispersion accelerator, according to the functions required of the developing roller. good too. As the conductive agent, various conductive metals or their alloys, conductive metal oxides, fine powders of insulating substances coated with these, electronic conductive agents, ion conductive agents, and the like can be used. These conductive agents can be used alone or in combination of two or more in powdery or fibrous form. Among these, carbon black, which is an electron conductive agent, is preferable because it is easy to control conductivity and is economical. Examples of the non-conductive filler include the following. Diatomaceous earth, quartz powder, dry silica, wet silica, titanium oxide, zinc oxide, aluminosilicate, calcium carbonate, zirconium silicate, aluminum silicate, talc, alumina, iron oxide. These may be used alone or in combination of two or more.

導電性弾性層の体積抵抗率は、1.0×10~1.0×1010Ω・cmであることが好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率がこの範囲内であることにより、現像電界の変動を抑制しやすい。該体積抵抗率は1.0×10~1.0×10Ω・cmであることがより好ましい。なお、導電性弾性層の体積抵抗率は、導電性弾性層中の前記導電剤の含有量により制御することができる。 The volume resistivity of the conductive elastic layer is preferably 1.0×10 4 to 1.0×10 10 Ω·cm. When the volume resistivity of the conductive elastic layer is within this range, fluctuations in the development electric field can be easily suppressed. More preferably, the volume resistivity is 1.0×10 4 to 1.0×10 9 Ω·cm. The volume resistivity of the conductive elastic layer can be controlled by the content of the conductive agent in the conductive elastic layer.

導電性弾性層のアスカーC硬度は、10度以上80度以下であることが好ましい。該アスカーC硬度が10度以上であることにより、現像ローラに対向配置される各部材による圧縮永久歪を抑制できる。また、該アスカーC硬度が80度以下であることにより、トナーへのストレスを抑制することができ、画像形成を繰り返すことによる画質の低下を抑制することができる。なお、該アスカーC硬度は、アスカーゴム硬度計(高分子計器(株)製)により測定される値である。導電性弾性層の厚さは、0.1mm以上50.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上10.0mm以下であることがより好ましい。 The Asker C hardness of the conductive elastic layer is preferably 10 degrees or more and 80 degrees or less. When the Asker C hardness is 10 degrees or more, it is possible to suppress the compression set due to each member arranged to face the developing roller. In addition, since the Asker C hardness is 80 degrees or less, stress on the toner can be suppressed, and deterioration of image quality due to repeated image formation can be suppressed. The Asker C hardness is a value measured by an Asker rubber hardness tester (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.). The thickness of the conductive elastic layer is preferably 0.1 mm or more and 50.0 mm or less, more preferably 0.5 mm or more and 10.0 mm or less.

導電性弾性層の形成方法としては、例えば、押出成形、プレス成形、射出成形、液状射出成形、注型成形等の各種成形法により、適切な温度および時間で加熱硬化させて基体上に導電性弾性層を成形する方法を挙げることができる。例えば、基体を設置した円筒形金型内に未硬化の導電性弾性層材料を注入し、加熱硬化することによって、基体外周に導電性弾性層を精度よく成形することができる。 As a method for forming the conductive elastic layer, for example, various molding methods such as extrusion molding, press molding, injection molding, liquid injection molding, cast molding, etc. are used to heat and cure at an appropriate temperature and time to form a conductive layer on the substrate. A method of molding the elastic layer can be mentioned. For example, by injecting an uncured conductive elastic layer material into a cylindrical mold in which the substrate is placed and curing it by heating, the conductive elastic layer can be formed on the periphery of the substrate with high accuracy.

[プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置]
本態様に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジであって、本態様に係る現像ローラを有する。また、本態様に係る画像形成装置は、感光体と、該感光体に当接して配置される本態様に係る現像ローラとを有する。本発明によれば、多様な環境下において、高品位な画像を安定して提供し得るプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を提供できる。
[Process Cartridge and Electrophotographic Image Forming Apparatus]
A process cartridge according to this aspect is a process cartridge detachably attached to an image forming apparatus, and has a developing roller according to this aspect. Further, the image forming apparatus according to this aspect has a photoreceptor and the developing roller according to this aspect arranged in contact with the photoreceptor. According to the present invention, it is possible to provide a process cartridge and an electrophotographic image forming apparatus that can stably provide high-quality images under various environments.

本態様に係るプロセスカートリッジの一実施形態を図3に示す。図3に示されるプロセスカートリッジ17は、電子写真装置の本体に着脱自在に構成されており、本態様に係る現像ローラ1、現像ブレード21、トナー20aを収容するトナー容器20、トナー供給ローラ19を有する現像装置22を備える。また、図3に示されるプロセスカートリッジ17は、感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25、帯電ローラ24とともに一体化されたオールインワンプロセスカートリッジである。 FIG. 3 shows an embodiment of the process cartridge according to this aspect. The process cartridge 17 shown in FIG. 3 is detachably attached to the main body of the electrophotographic apparatus, and includes the developing roller 1 according to this embodiment, the developing blade 21, the toner container 20 containing the toner 20a, and the toner supply roller 19. and a developing device 22 having. The process cartridge 17 shown in FIG. 3 is an all-in-one process cartridge integrated with the photoreceptor 18, cleaning blade 26, waste toner container 25, and charging roller 24. As shown in FIG.

本態様に係る電子写真画像形成装置の一実施形態を図4に示す。図4に示される電子写真画像形成装置には、現像ローラ1、トナー供給ローラ19、トナー容器20および現像ブレード21を有する現像装置22が着脱可能に装着されている。また、現像装置22、感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25および帯電ローラ24を有するプロセスカートリッジが脱着可能に装着されている。なお、感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25および帯電ローラ24は、画像形成装置本体に配備されていてもよい。 An embodiment of an electrophotographic image forming apparatus according to this aspect is shown in FIG. A developing device 22 having a developing roller 1, a toner supply roller 19, a toner container 20 and a developing blade 21 is detachably attached to the electrophotographic image forming apparatus shown in FIG. A process cartridge having a developing device 22, a photoreceptor 18, a cleaning blade 26, a waste toner container 25 and a charging roller 24 is detachably mounted. The photoreceptor 18, the cleaning blade 26, the waste toner container 25 and the charging roller 24 may be arranged in the main body of the image forming apparatus.

感光体18は矢印方向に回転し、感光体18を帯電処理するための帯電ローラ24によって一様に帯電され、感光体18に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光23により、その表面に静電潜像が形成される。該静電潜像は、感光体18に対して接触配置される現像装置22によってトナー20aを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。該現像は、露光部にトナー像を形成する所謂反転現像である。可視化された感光体18上のトナー像は、転写部材である転写ローラ29によって記録媒体である紙34に転写される。紙34は、給紙ローラ35および吸着ローラ36を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト32により感光体18と転写ローラ29との間に搬送される。転写搬送ベルト32は、従動ローラ33、駆動ローラ28、テンションローラ31により稼働している。転写ローラ29および吸着ローラ36には、バイアス電源30から電圧が印加されている。トナー像を転写された紙34は、定着装置27により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。一方、転写されずに感光体18上に残存した転写残トナーは、感光体18の表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード26により掻き取られ、廃トナー収容容器25に収納される。クリーニングされた感光体18は、上述の操作を繰り返し行う。 The photoreceptor 18 rotates in the direction of the arrow and is uniformly charged by a charging roller 24 for charging the photoreceptor 18. The surface of the photoreceptor 18 is exposed by a laser beam 23, which is an exposure means for writing an electrostatic latent image on the photoreceptor 18. An electrostatic latent image is formed on the The electrostatic latent image is developed by applying toner 20a by a developing device 22 arranged in contact with the photosensitive member 18, and visualized as a toner image. The development is a so-called reversal development that forms a toner image on the exposed portion. The visualized toner image on the photosensitive member 18 is transferred to paper 34, which is a recording medium, by a transfer roller 29, which is a transfer member. A paper 34 is fed into the apparatus via a paper feed roller 35 and a suction roller 36, and is transported between the photoreceptor 18 and the transfer roller 29 by an endless transfer transport belt 32. As shown in FIG. The transfer/conveyor belt 32 is driven by a driven roller 33 , a drive roller 28 and a tension roller 31 . A voltage is applied to the transfer roller 29 and the attracting roller 36 from the bias power supply 30 . The paper 34 onto which the toner image has been transferred is fixed by the fixing device 27 and discharged out of the device to complete the printing operation. On the other hand, untransferred toner remaining on the photoreceptor 18 without being transferred is scraped off by a cleaning blade 26 which is a cleaning member for cleaning the surface of the photoreceptor 18 and stored in a waste toner storage container 25 . The photoreceptor 18 that has been cleaned is subjected to the above-described operations repeatedly.

現像装置22は、一成分トナーとしてトナー20aを収容したトナー容器20と、トナー容器20内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光体18と対向設置されたトナー担持体としての現像ローラ1とを備える。この現像装置22は感光体18上の静電潜像を現像して可視化する。また、現像ブレード21として、金属製の板金にゴム弾性体を固定した部材、SUSやリン青銅の薄板の様なバネ性を有する部材、またはその表面に樹脂やゴムを積層した部材などが用いられる。また、現像ブレード21と、現像ローラ1との間に電位差を設けることにより、現像ローラ1上のトナー層を制御することが可能であり、そのためには現像ブレード21は導電性を有することが好ましい。なお、現像ローラ1および現像ブレード21にはバイアス電源30から電圧が印加されており、現像ブレード21に印加する電圧は、現像ローラ1に印加する電圧に対して、0Vから-300V程度の差とすることが好ましい。 The developing device 22 includes a toner container 20 containing a toner 20a as a one-component toner, and a developer serving as a toner carrying member located at an opening extending in the longitudinal direction in the toner container 20 and facing the photosensitive member 18. A roller 1 is provided. The developing device 22 develops and visualizes the electrostatic latent image on the photoreceptor 18 . As the developing blade 21, a member in which a rubber elastic body is fixed to a metal plate, a member having a spring property such as a thin plate of SUS or phosphor bronze, or a member in which resin or rubber is laminated on the surface thereof is used. . Further, by providing a potential difference between the developing blade 21 and the developing roller 1, it is possible to control the toner layer on the developing roller 1. For this purpose, the developing blade 21 preferably has conductivity. . A voltage is applied to the developing roller 1 and the developing blade 21 from a bias power source 30, and the voltage applied to the developing blade 21 differs from the voltage applied to the developing roller 1 by about 0V to -300V. preferably.

現像装置22における現像プロセスを、以下に説明する。回転可能に支持されたトナー供給ローラ19により現像ローラ1上にトナー20aが塗布される。現像ローラ1上に塗布されたトナー20aは、現像ローラ1の回転により現像ブレード21と摺擦される。ここで、現像ブレード21に印加されたバイアスにより、現像ローラ1上のトナー20aが現像ローラ1上に均一にコートされる。現像ローラ1は感光体18と回転しながら接触し、感光体18上に形成された静電潜像を、現像ローラ1上にコートされたトナー20aにより現像することで、画像が形成される。トナー供給ローラ19の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や、基体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造が、現像ローラ1へのトナー20a供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、トナー供給ローラ19としては、基体の周囲にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いることができる。 A developing process in the developing device 22 will be described below. Toner 20a is applied onto the developing roller 1 by a toner supply roller 19 that is rotatably supported. The toner 20 a applied on the developing roller 1 rubs against the developing blade 21 as the developing roller 1 rotates. Here, the toner 20 a on the developing roller 1 is uniformly coated on the developing roller 1 by the bias applied to the developing blade 21 . The developing roller 1 is in contact with the photoreceptor 18 while rotating, and develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 18 with the toner 20a coated on the developing roller 1, thereby forming an image. As for the structure of the toner supply roller 19, a foam skeleton-like sponge structure or a fur brush structure in which fibers of rayon, polyamide or the like are planted on a substrate are used for supplying the toner 20a to the developing roller 1 and stripping off undeveloped toner. preferred from For example, as the toner supply roller 19, an elastic roller having a substrate provided with polyurethane foam can be used.

[実施例1]
<1.導電性弾性ローラの製造>
基体として、外径6mm、長さ270mmのステンレス鋼(SUS304)製の軸芯体にプライマー(商品名:DY35-051、東レダウコーニング社製)を塗布し、焼付けしたものを用意した。この基体を金型内に配置し、以下の表1に示す材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を、該金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、該金型を加熱することにより、付加型シリコーンゴム組成物を温度150℃で15分間加熱して硬化させ、脱型した。その後、さらに温度180℃で1時間加熱して硬化反応を完結させ、基体の外周に厚さ2.75mmの導電性弾性層を有する導電性弾性ローラ1を製造した。

Figure 0007237709000007
[Example 1]
<1. Manufacture of conductive elastic roller>
As a substrate, a stainless steel (SUS304) mandrel having an outer diameter of 6 mm and a length of 270 mm was coated with a primer (trade name: DY35-051, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) and baked. This substrate was placed in a mold, and an addition-type silicone rubber composition mixed with the materials shown in Table 1 below was injected into the cavity formed in the mold. Subsequently, the mold was heated to cure the addition-type silicone rubber composition at a temperature of 150° C. for 15 minutes, and then demolded. After that, the mixture was further heated at a temperature of 180° C. for 1 hour to complete the curing reaction, and a conductive elastic roller 1 having a 2.75 mm-thick conductive elastic layer on the outer circumference of the substrate was manufactured.
Figure 0007237709000007

<2.塗工液G-1の調製>
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR200、日本ポリウレタン工業社製)27質量部に対し、ポリブタジエンポリオール(商品名:G2000、日本曹達社製)100質量部を徐々に滴下した。この時、反応容器内の温度を65℃に保持した。滴下終了後、65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量が4.3質量%であるイソシアネート基末端プレポリマーB-1を得た。
<2. Preparation of coating liquid G-1>
Under a nitrogen atmosphere, 100 parts by mass of polybutadiene polyol (trade name: G2000, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) was gradually added dropwise to 27 parts by mass of polymeric MDI (trade name: Millionate MR200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) in a reaction vessel. . At this time, the temperature in the reaction vessel was kept at 65°C. After completion of the dropwise addition, the mixture was allowed to react at 65° C. for 2 hours. The resulting reaction mixture was cooled to room temperature to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer B-1 having an isocyanate group content of 4.3% by mass.

前記イソシアネート基末端プレポリマーB-1 55.0質量部と、水添ポリイソプレンポリオールA-1(商品名:エポール、出光興産社製) 45.0質量部と、炭素粒子C-1(商品名:ICB0520、日本カーボン社製) 90.0質量部と、アクリル粒子D-1(商品名:テクポリマーMBX-15、積水化学工業社製) 5.0質量部とを、メチルエチルケトン(MEK)に加えた。固形分が40質量%になるように調整して、混合液1を得た。内容量450mLのガラス瓶内に、該混合液1 250質量部と、平均粒子径0.8mmのガラスビーズ200質量部とを入れ、ペイントシェーカー(東洋精機社製)を用いて30分間分散させた。その後、ガラスビーズを除去し、被覆層形成用の塗工液G-1を得た。 55.0 parts by mass of the isocyanate group-terminated prepolymer B-1, 45.0 parts by mass of hydrogenated polyisoprene polyol A-1 (trade name: Epol, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), and carbon particles C-1 (trade name : ICB0520, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) 90.0 parts by mass and 5.0 parts by mass of acrylic particles D-1 (trade name: Techpolymer MBX-15, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) are added to methyl ethyl ketone (MEK). rice field. A mixed liquid 1 was obtained by adjusting the solid content to 40% by mass. 250 parts by mass of the mixed liquid 1 and 200 parts by mass of glass beads having an average particle size of 0.8 mm were placed in a 450 mL glass bottle and dispersed for 30 minutes using a paint shaker (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.). After that, the glass beads were removed to obtain a coating liquid G-1 for forming a coating layer.

<3.現像ローラの作製>
前記塗工液G-1を、前記導電性弾性ローラ1へ1回ディッピングした後、23℃で30分間風乾した。次いで160℃に設定した熱風循環乾燥機中で1時間乾燥させて、導電性弾性ローラ1の外周面上に被覆層が形成された現像ローラX-1を製造した。なお、ディッピング塗布浸漬時間は9秒であった。ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が20mm/sec、最終速度が2mm/secになるように調整し、20mm/secから2mm/secの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
<3. Preparation of Developing Roller>
After the coating liquid G-1 was dipped once on the conductive elastic roller 1, it was air-dried at 23° C. for 30 minutes. Then, it was dried in a hot air circulating dryer set at 160° C. for 1 hour to produce a developing roller X-1 having a coating layer formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic roller 1 . The dipping coating immersion time was 9 seconds. The dipping coating pull-up speed was adjusted so that the initial speed was 20 mm/sec and the final speed was 2 mm/sec, and the speed was changed linearly with time between 20 mm/sec and 2 mm/sec.

<4.物性評価>
(評価4-1.非押圧時の電流値)
ここでは、本発明における、被覆層表面の90μm×90μmの測定範囲を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、走査型プローブ顕微鏡を用い、先端形状が三角錐、先端曲率半径が25nm、バネ定数が42N/m、のカンチレバーで、該被覆層層厚方向に10Vの電位差を印加しながら、タッピングモードで走査させて測定した場合の電流値を、非押圧時の電流値と称する。非押圧時の該被覆層の電流値の測定は、走査型プローブ顕微鏡(商品名:MFP-3D-Origin、オックスフォード・インストゥルメンツ社製)を用いた。測定条件を以下に示す。
カンチレバー:ASYELEC-02、オリンパス株式会社製(先端形状:三角錐、先端曲率半径:25nm、バネ定数:42N/m)
モード:タッピングモード
測定範囲:90μm×90μm
測定点数:256点×256点
走査速度:0.3Hz
印加電圧:10V
測定環境:温度23℃、相対湿度50%
上記測定を、被覆層の軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所行った。得られた測定値から、算術平均値および標準偏差を求めた。結果を、非押圧時電流値の「算術平均値」および「標準偏差」として表5に示す。
<4. Physical property evaluation>
(Evaluation 4-1. Current value when not pressed)
Here, in the present invention, a measurement range of 90 μm × 90 μm on the surface of the coating layer was measured using a scanning probe microscope in an environment with a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. , and a spring constant of 42 N/m, the current value measured by scanning in the tapping mode while applying a potential difference of 10 V in the thickness direction of the coating layer is referred to as the current value at the time of non-pressing. A scanning probe microscope (trade name: MFP-3D-Origin, manufactured by Oxford Instruments) was used to measure the current value of the coating layer when not pressed. Measurement conditions are shown below.
Cantilever: ASYELEC-02, manufactured by Olympus Corporation (tip shape: triangular pyramid, tip curvature radius: 25 nm, spring constant: 42 N/m)
Mode: Tapping mode Measurement range: 90 μm x 90 μm
Number of measurement points: 256 points x 256 points Scanning speed: 0.3 Hz
Applied voltage: 10V
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%
The above measurements were carried out at a total of 9 points, ie, 3 points in the axial direction of the coating layer and 3 points in the circumferential direction. Arithmetic mean and standard deviation were determined from the obtained measured values. The results are shown in Table 5 as the "arithmetic mean" and "standard deviation" of the non-pressing current values.

(評価4-2.押圧時の導電点密度)
押圧時の該被覆層表面の導電点密度の測定は、走査型プローブ顕微鏡を用いて行った。具体的には、MFP-3D-Origin、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製を用いた。測定条件を以下に示す。
カンチレバー:ASYELEC-02、オリンパス株式会社製(先端形状:三角錐、先端曲率半径:25nm、バネ定数:42N/m)
モード:コンタクトモード
接触圧:2.0μN(インパルス:77nm/V)
測定範囲:90μm×90μm
測定点数:256点×256点
走査速度:0.3Hz
印加電圧:10V
測定環境:温度23℃、相対湿度50%
(Evaluation 4-2. Conductive point density during pressing)
A scanning probe microscope was used to measure the conductive point density on the surface of the coating layer during pressing. Specifically, MFP-3D-Origin, manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd. was used. Measurement conditions are shown below.
Cantilever: ASYELEC-02, manufactured by Olympus Corporation (tip shape: triangular pyramid, tip curvature radius: 25 nm, spring constant: 42 N/m)
Mode: Contact mode Contact pressure: 2.0 μN (impulse: 77 nm/V)
Measurement range: 90 μm×90 μm
Number of measurement points: 256 points x 256 points Scanning speed: 0.3 Hz
Applied voltage: 10V
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%

上記測定により測定範囲の電流像を得た。本態様に係る現像ローラの場合、本測定により、該導電性粒子位置において導電性が発現し、大きな電流値が得られる。そのため、該電流像は、該導電性粒子位置が島状の独立領域となって得られる。ここで、該測定において電流値が1μA以上となった領域を導電性が発現した領域として、測定範囲において導電性が発現した独立領域の個数を数えた。この独立領域の個数と測定範囲の面積とから、押圧時の導電点密度を、独立領域の個数/測定範囲として算出した。この測定を、被覆層の軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所行った。得られた測定値から、押圧時の導電点密度の算術平均値求めた。結果を、「押圧時導電点密度」として表5に示す。 A current image of the measurement range was obtained by the above measurement. In the case of the developing roller according to this aspect, the main measurement reveals conductivity at the positions of the conductive particles, and a large current value is obtained. Therefore, the current image is obtained with the positions of the conductive particles as island-shaped independent regions. Here, the number of independent regions exhibiting conductivity in the measurement range was counted, with the regions where the current value was 1 μA or more in the measurement being regarded as regions exhibiting conductivity. From the number of independent regions and the area of the measurement range, the conductive point density during pressing was calculated as the number of independent regions/measurement range. This measurement was performed at a total of 9 points, ie, 3 points in the axial direction of the coating layer and 3 points in the circumferential direction. From the obtained measured values, the arithmetic mean value of the density of conductive points during pressing was obtained. The results are shown in Table 5 as "conducting point density during pressing".

(評価4-3.局所的な電位差)
被覆層表面を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、コロナ放電装置(商品名:DRA-2000L、QEA社製)を用いて帯電させた。該装置にはコロナ放電器と表面電位計のプローブとが一体化されたヘッドが備え付けられており、コロナ放電を行いながら、該ヘッドを移動させることができる。
具体的には、該被覆層表面に対して+8kVの電位差を設け、該被覆層表面と該コロナ帯電器との距離を1mmとし、該現像ローラの長手方向に400mm/secの速度で走査させながら帯電させた。
次いで、前記帯電の1min後から、該被覆層表面の99μm×99μmの範囲を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、高空間分解能表面電位測定装置を用い、該被覆層表面と該高空間分解能表面電位測定装置のカンチレバーとの距離を5μmとして走査させながら電位を測定した。ここで、得られた電位の標準偏差を、局所的な電位差、と称する。
被覆層の局所的な電位差は、コロナ放電によって帯電させた現像ローラ表面の電位を、静電気力顕微鏡で測定した。測定環境は温度23℃、相対湿度50%であった。
なお具体的な操作方法としては、まず、コロナ放電装置内に、現像ローラと同外径を有するステンレス鋼(SUS304)製のマスターを設置し、このマスターをアースに短絡した。ついでマスター表面と表面電位計のプローブとの距離を1.0mmに調整し、表面電位計がゼロとなるように校正した。この校正後、該マスターを取り外し、帯電させる現像ローラを該装置内に設置した。コロナ放電器のバイアス設定を+8kV、現像ローラの導電性基体をGND、スキャナの移動速度を400mm/secとして、現像ローラを帯電させた。
(Evaluation 4-3. Local potential difference)
The surface of the coating layer was charged using a corona discharge device (trade name: DRA-2000L, manufactured by QEA) in an environment of 23° C. temperature and 50% relative humidity. The device is equipped with a head in which a corona discharger and a probe of a surface potential meter are integrated, and the head can be moved while performing corona discharge.
Specifically, a potential difference of +8 kV is applied to the surface of the coating layer, the distance between the surface of the coating layer and the corona charger is set to 1 mm, and the developing roller is scanned in the longitudinal direction at a speed of 400 mm/sec. electrified.
Then, 1 minute after the charging, a range of 99 μm×99 μm on the surface of the coating layer was measured in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% using a high spatial resolution surface potential measuring device. The potential was measured while scanning with a distance of 5 μm from the cantilever of the high spatial resolution surface potential measuring device. Here, the standard deviation of the obtained potentials is called the local potential difference.
For the local potential difference of the coating layer, the potential of the surface of the developing roller charged by corona discharge was measured with an electrostatic force microscope. The measurement environment was a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%.
As a specific operating method, first, a master made of stainless steel (SUS304) having the same outer diameter as the developing roller was placed in the corona discharge device, and this master was short-circuited to the ground. Then, the distance between the master surface and the probe of the surface electrometer was adjusted to 1.0 mm, and the surface electrometer was calibrated to zero. After this calibration, the master was removed and a developing roller to be charged was placed in the apparatus. The developing roller was charged with the bias setting of the corona discharger set to +8 kV, the conductive substrate of the developing roller set to GND, and the moving speed of the scanner set to 400 mm/sec.

続いて、帯電させた現像ローラの電位を高空間分解能表面電位測定装置(MODEL 1100TN、トレック・ジャパン 株式会社製)を用いて測定した。また、現像ローラの走査のために、市販の高精度XYステージを用いた。測定条件を以下に示す。
測定環境:温度23℃、相対湿度50%;
コロナ放電から測定開始までの時間:1min;
カンチレバー:商品名:Model 1100TNC-NPR、トレック・ジャパン社製;
被覆層表面とカンチレバー先端とのギャップ:5μm;
測定範囲:99μm×99μm;
測定間隔:3μm×3μm。
上記測定を、被覆層の軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所行った。得られた測定値から、表面電位の算術平均値および標準偏差を求めた。結果を表面電位の「算術平均値」および「標準偏差」として表5に示す。
Subsequently, the potential of the charged developing roller was measured using a high spatial resolution surface potential measuring device (MODEL 1100TN, manufactured by Trek Japan Co., Ltd.). A commercially available high-precision XY stage was used for scanning the developing roller. Measurement conditions are shown below.
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%;
Time from corona discharge to start of measurement: 1 min;
Cantilever: Product name: Model 1100TNC-NPR, manufactured by Trek Japan;
Gap between coating layer surface and cantilever tip: 5 μm;
Measurement range: 99 μm×99 μm;
Measurement interval: 3 μm×3 μm.
The above measurements were carried out at a total of 9 points, ie, 3 points in the axial direction of the coating layer and 3 points in the circumferential direction. The arithmetic mean value and standard deviation of the surface potential were obtained from the obtained measured values. The results are shown in Table 5 as "arithmetic mean" and "standard deviation" of surface potential.

(評価4-4.押圧時のローラ体積抵抗率)
押圧時の現像ローラの体積抵抗率は、図5に示される装置を用いて測定した。測定は温度23℃、相対湿度50%の環境下で行った。
直径30mm、幅10mmのステンレス鋼製ローラ37を、該ステンレス鋼製ローラ37の軸方向と現像ローラ1の軸方向とが直交するように、該ステンレス鋼製ローラ37の周方向の表面と該現像ローラの周方向の表面とを対向させた。
次いで、該ステンレス鋼製ローラ37を、現像ローラ1の表面にかかる圧が50kPaとなる荷重38で当接させた。
次に、導電性基体2との間に高圧電源39から10Vの電位差を印加した。
次いで、該ステンレス鋼製37ローラを、不図示の駆動手段により、該現像ローラ軸方向に50mm/secの速度で、現像ローラの軸方向の両端部5mmを除いた範囲を転動させた。
このときの該ステンレス鋼製ローラ37と、導電性基体2との間の電位差を、レコーダー41で1000Hzの間隔で測定した。そして、測定した電位差と抵抗器40の電気抵抗から電流値を求めた。
上記測定を、現像ローラ周方向の36か所において行った。
測定された電流値と該ステンレス鋼製ローラ37から現像ローラ1表面にかかる圧が0.10MPaとなるときの当接面積と、別途測定される現像ローラの厚みと、から、体積抵抗率を算出し、その算術平均値および標準偏差を算出した。
計算結果を、押圧時ローラ体積抵抗率の「算術平均値」および「標準偏差」として表5に示す。
(Evaluation 4-4. Roller volume resistivity during pressing)
The volume resistivity of the developing roller when pressed was measured using the apparatus shown in FIG. The measurement was performed in an environment of 23° C. temperature and 50% relative humidity.
A stainless steel roller 37 having a diameter of 30 mm and a width of 10 mm is placed between the circumferential surface of the stainless steel roller 37 and the developing roller 1 so that the axial direction of the stainless steel roller 37 and the axial direction of the developing roller 1 are perpendicular to each other. The circumferential surface of the roller was made to face.
Next, the stainless steel roller 37 was brought into contact with a load 38 that applied a pressure of 50 kPa to the surface of the developing roller 1 .
Next, a potential difference of 10 V was applied from the high voltage power supply 39 to the conductive substrate 2 .
Next, the stainless steel 37 roller was rolled in the axial direction of the developing roller at a speed of 50 mm/sec by a driving means (not shown) over a range excluding 5 mm at both ends in the axial direction of the developing roller.
At this time, the potential difference between the stainless steel roller 37 and the conductive substrate 2 was measured by the recorder 41 at intervals of 1000 Hz. A current value was obtained from the measured potential difference and the electrical resistance of the resistor 40 .
The above measurements were performed at 36 points in the circumferential direction of the developing roller.
The volume resistivity is calculated from the measured current value, the contact area when the pressure applied from the stainless steel roller 37 to the surface of the developing roller 1 is 0.10 MPa, and the separately measured thickness of the developing roller. and calculated the arithmetic mean and standard deviation.
The calculation results are shown in Table 5 as "arithmetic mean value" and "standard deviation" of the roller volume resistivity during pressing.

ここで、該現像ローラ表面にかかる圧が0.10MPaとなる荷重、および、その時の当接面積は、以下のようにして求めた。該ステンレス鋼製ローラ37と現像ローラ1との間にプレスケール(富士フィルム社製;微圧用(4LW))を挟み、該ステンレス鋼製ローラ37上に重りを載せ、現像ローラ1に対して荷重38を負荷した。次に、プレスケールの赤色に発色した領域から、光学顕微鏡を用いて当接面積を求めた。この時の荷重と当接面積とから、ステンレス鋼製ローラ37から現像ローラ1表面にかかる圧を荷重/当接面積として算出した。この操作を重りの重量を変えながら行い、該ステンレス鋼製ローラ37から該現像ローラ1表面にかかる圧が0.10MPaとなる荷重を求めた。 Here, the load at which the pressure applied to the surface of the developing roller becomes 0.10 MPa and the contact area at that time were obtained as follows. A prescale (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.; for fine pressure (4LW)) was sandwiched between the stainless steel roller 37 and the developing roller 1, and a weight was placed on the stainless steel roller 37 to load the developing roller 1. 38 was loaded. Next, the area of contact was determined using an optical microscope from the red-colored region of the prescale. From the load and contact area at this time, the pressure applied from the stainless steel roller 37 to the surface of the developing roller 1 was calculated as load/contact area. This operation was performed while changing the weight of the weight, and a load was obtained at which the pressure applied from the stainless steel roller 37 to the surface of the developing roller 1 was 0.10 MPa.

(評価4-5.被覆層の厚み)
被覆層の軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所の断面を、光学顕微鏡又は電子顕微鏡で観察した。各測定箇所において無作為に10点ずつ被覆層の層厚を測定した。得られた合計90点の算術平均値を被覆層の層厚とした。結果を「層厚」として表6に示す。
(Evaluation 4-5. Thickness of coating layer)
Cross sections of the coating layer at 3 points in the axial direction and 3 points in the circumferential direction (9 points in total) were observed with an optical microscope or an electron microscope. The layer thickness of the coating layer was measured at 10 random points at each measurement point. The arithmetic mean value of the obtained 90 points in total was used as the layer thickness of the coating layer. The results are shown in Table 6 as "layer thickness".

(評価4-6.ナノインデンター硬さ)
マトリクス、並びに導電性粒子上のナノインデンター硬さは、超微小硬度計(商品名:ピコデンター(PICOPDENTOR)HM-500、ヘルムートフィッシャー社製)を用いて測定した。測定条件を以下に示す。
測定圧子:ビッカース圧子、面角136、ヤング率1140、ポアソン比0.07;
圧子材料:ダイヤモンド;
測定環境:温度23℃、相対湿度50%;
荷重速度:0.10mN/10秒。
(Evaluation 4-6. Nanoindenter hardness)
The nanoindenter hardness on the matrix and the conductive particles was measured using an ultra-micro hardness tester (trade name: PICOPDENTOR HM-500, manufactured by Helmut Fischer). Measurement conditions are shown below.
Measurement indenter: Vickers indenter, face angle 136, Young's modulus 1140, Poisson's ratio 0.07;
Indenter material: diamond;
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%;
Loading speed: 0.10 mN/10 seconds.

本評価においては、下記計算式(1)により算出されるマルテンス硬度をナノインデンター硬さとした。なお、マトリクスに対する測定では導電性粒子間を測定し、導電性粒子上の測定では導電性粒子に由来する凸部の頂点を測定した。該マトリクス、並びに該導電性粒子上のそれぞれについて、軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所について測定行い、平均値を求めた。マルテンス硬度は、圧子の先端を当接させ、上記条件に記載の速度で荷重Fを負荷していき、荷重Fが0.10mNに到達した時点の押し込み深さhを求め、下記計算式(1)により算出した。マトリクスのナノインデンター硬さをマトリクスの「硬さ」、導電性粒子上のナノインデンター硬さを導電性粒子の「硬さ」、として表6に示す。
計算式(1)
ナノインデンター硬さ(N/mm)=F(N)/試験荷重下での圧子の表面積(mm)=F/(26.43×h
F:荷重(N)
h:圧子の押し込み深さ(mm)
In this evaluation, the Martens hardness calculated by the following formula (1) was taken as the nanoindenter hardness. In the measurement on the matrix, the distance between the conductive particles was measured, and in the measurement on the conductive particles, the peaks of the protrusions derived from the conductive particles were measured. For each of the matrix and the conductive particles, measurements were taken at 3 points in the axial direction×3 points in the circumferential direction, totaling 9 points, and an average value was obtained. Martens hardness is obtained by contacting the tip of the indenter, applying the load F at the speed described in the above conditions, determining the indentation depth h at the time when the load F reaches 0.10 mN, and calculating the following formula (1 ). Table 6 shows the nanoindenter hardness of the matrix as the matrix "hardness" and the nanoindenter hardness on the conductive particles as the "hardness" of the conductive particles.
Formula (1)
Nanoindenter hardness (N/mm 2 ) = F (N)/surface area of indenter under test load (mm 2 ) = F/(26.43 x h 2 )
F: Load (N)
h: Indentation depth of indenter (mm)

(評価4-7.導電性粒子の球体積相当径の最頻値)
導電性粒子および絶縁性粒子の球体積相当径の最頻値は、FIB-SEM(商品名:NVision40、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製)を用いて測定した。
具体的な測定手法を以下に示す。現像ローラに対してカッターの刃を当て、x軸方向(ローラ長手方向)および、y軸方向(x軸に直交するローラの横断面における円形断面の接線方向)に各5mmの長さで切片を切り出した。
切り出した切片について、FIB-SEM装置を用い、加速電圧10kV、倍率1000倍で、z方向(x軸に直交するローラの横断面における直径方向)から観察を行った。
次に、z方向に100nm間隔でスライスを行い、表面から被覆層のz方向全域の断面像を撮影した。得られた断面像を、解析ソフトを用いて、大津法で2値化し、3次元構築し、導電性粒子の体積を算出した。
得られた導電性粒子の体積から、球体積相当径((3×導電性粒子の体積/4×π)1/3)を算出した。これを現像ローラの軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所以上について行い、導電性粒子500個の体積と、球体積相当径を得た。
得られた結果から、横軸を0.1μm間隔の球体積相当径、縦軸を全導電性粒子体積に対する各球体積相当径間隔に含まれる導電性粒子の体積の割合、とするヒストグラムを作成し、最も体積の割合の大きい球体積相当径を、導電性粒子の球体積相当径の最頻値、とした。
なお、例えば最も体積の割合の大きい球体積相当径が7.1μm以上7.2μm未満に含まれる場合、その最頻値は7.1μmとした。結果を「粒径」として表6に示す。
(Evaluation 4-7. Mode of spherical volume equivalent diameter of conductive particles)
The mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles and the insulating particles was measured using an FIB-SEM (trade name: NVision 40, manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.).
A specific measurement method is shown below. A blade of a cutter is applied to the developing roller, and sections are cut with a length of 5 mm each in the x-axis direction (longitudinal direction of the roller) and the y-axis direction (the tangential direction of the circular cross section in the cross section of the roller perpendicular to the x axis). cut out.
The cut section was observed from the z direction (diameter direction in the cross section of the roller perpendicular to the x axis) using an FIB-SEM apparatus at an acceleration voltage of 10 kV and a magnification of 1000 times.
Next, the film was sliced at intervals of 100 nm in the z direction, and a cross-sectional image of the coating layer from the surface to the entire z direction was taken. The obtained cross-sectional image was binarized by the Otsu method using analysis software, constructed in three dimensions, and the volume of the conductive particles was calculated.
From the volume of the obtained conductive particles, the equivalent sphere volume diameter ((3×volume of conductive particles/4×π) 1/3 ) was calculated. This was carried out at a total of 9 or more locations, ie, 3 locations in the axial direction of the developing roller and 3 locations in the circumferential direction, to obtain the volume of 500 conductive particles and the volume-equivalent diameter of the sphere.
From the obtained results, create a histogram with the horizontal axis representing the sphere volume equivalent diameter at intervals of 0.1 μm and the vertical axis representing the volume ratio of the conductive particles contained in each sphere volume equivalent diameter interval to the total conductive particle volume. The volume-equivalent sphere diameter with the largest volume ratio was taken as the mode of the volume-equivalent sphere diameter of the conductive particles.
For example, when the volume-equivalent diameter of the sphere with the largest volume ratio is included in the range of 7.1 μm or more and less than 7.2 μm, the mode is set to 7.1 μm. The results are shown in Table 6 as "particle size".

(評価4-8.導電性粒子および絶縁性粒子の含有量)
導電性粒子および絶縁性粒子の含有量(体積%)は、FIB-SEM(商品名:NVision40、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製)を用いて測定した。
具体的な測定手法を以下に示す。現像ローラに対してカッターの刃を当て、x軸方向(ローラ長手方向)および、y軸方向(x軸に直交するローラの横断面における円形断面の接線方向)に各5mmの長さで切片を切り出した。
切り出した切片について、FIB-SEM装置を用い、加速電圧10kV、倍率1000倍で、x方向から観察を行った。次に、z方向に100nm間隔でスライスを行い、表面から30μmの深さまで計300枚の断面像を撮影した。
得られた断面像を、解析ソフトを用いて、大津法で2値化し、3次元構築し、被覆層、導電性粒子、絶縁性粒子の体積を算出した。この作業を現像ローラの軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所について行った。
各箇所における被覆層の体積に対する導電性粒子の体積の算術平均値、および、被覆層の体積に対する絶縁性粒子の体積の算術平均値を、それぞれ被覆層の全体積に対する導電性粒子および被覆層の全体積に対する絶縁性粒子が占める割合(体積%)とした。結果を「含有量」として表6に示す。
(Evaluation 4-8. Content of conductive particles and insulating particles)
The content (% by volume) of the conductive particles and the insulating particles was measured using an FIB-SEM (trade name: NVision40, manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.).
A specific measurement method is shown below. A blade of a cutter is applied to the developing roller, and sections are cut with a length of 5 mm each in the x-axis direction (longitudinal direction of the roller) and the y-axis direction (the tangential direction of the circular cross section in the cross section of the roller perpendicular to the x axis). cut out.
The cut section was observed from the x direction using an FIB-SEM apparatus at an acceleration voltage of 10 kV and a magnification of 1000 times. Next, it was sliced at intervals of 100 nm in the z direction, and a total of 300 cross-sectional images were taken from the surface to a depth of 30 μm.
The obtained cross-sectional images were binarized by the Otsu method using analysis software, constructed in three dimensions, and the volumes of the coating layer, the conductive particles, and the insulating particles were calculated. This operation was performed at a total of 9 locations, ie, 3 locations in the axial direction of the developing roller and 3 locations in the circumferential direction.
The arithmetic mean value of the volume of the conductive particles with respect to the volume of the coating layer at each location, and the arithmetic mean value of the volume of the insulating particles with respect to the volume of the coating layer, respectively, the conductive particles and the coating layer with respect to the total volume of the coating layer The ratio (% by volume) occupied by the insulating particles with respect to the total volume. The results are shown in Table 6 as "content".

(評価4-9.導電性粒子の重なり)
被覆層層厚方向における導電性粒子の重なりは、FIB-SEM(商品名:NVision40、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製)を用いて測定した。
具体的な測定手法を以下に示す。現像ローラに対してカッターの刃を当て、x軸方向(ローラ長手方向)および、y軸方向(x軸に直交するローラの横断面における円形断面の接線方向)に各5mmの長さで切片を切り出した。
切り出した切片について、FIB-SEM装置を用い、加速電圧10kV、倍率1000倍で、x方向から観察を行った。次に、z方向に100nm間隔でスライスを行い、表面から被覆層のz方向全域の断面像を撮影した。得られた断面像を、解析ソフトを用いて、大津法で2値化し、3次元構築した。
得られた3次元像から、xy平面上を1μm×1μm間隔で、z方向に重なりあう導電性粒子の個数を数え、その算術平均値を求めた。結果を、「重なり」として表6に示す。
(Evaluation 4-9. Overlap of conductive particles)
The overlapping of the conductive particles in the coating layer thickness direction was measured using an FIB-SEM (trade name: NVision40, manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.).
A specific measurement method is shown below. A blade of a cutter is applied to the developing roller, and sections are cut with a length of 5 mm each in the x-axis direction (longitudinal direction of the roller) and the y-axis direction (the tangential direction of the circular cross section in the cross section of the roller perpendicular to the x axis). cut out.
The cut section was observed from the x direction using an FIB-SEM apparatus at an acceleration voltage of 10 kV and a magnification of 1000 times. Next, the film was sliced at intervals of 100 nm in the z direction, and a cross-sectional image of the coating layer from the surface to the entire z direction was taken. The obtained cross-sectional images were binarized by the Otsu method using analysis software, and three-dimensionally constructed.
From the obtained three-dimensional image, the number of conductive particles overlapping in the z direction was counted at intervals of 1 μm×1 μm on the xy plane, and the arithmetic mean value was obtained. The results are shown in Table 6 as "Overlap".

(評価4-10.マトリクスの電位減衰時定数)
該マトリクスの電位減衰の時定数は、コロナ放電によって帯電させた後の該マトリクス表面の電位の減衰推移を、静電気力顕微鏡で測定し、得られた減衰推移から算出した。該マトリクスの電位は現像ローラ表面の導電性粒子間の位置の表面電位とした。測定環境は温度23℃、相対湿度50%で行った。
(Evaluation 4-10. Potential Decay Time Constant of Matrix)
The time constant of the potential decay of the matrix was calculated from the decay transition obtained by measuring the decay transition of the potential of the matrix surface after electrification by corona discharge with an electrostatic force microscope. The potential of the matrix was the surface potential at positions between the conductive particles on the surface of the developing roller. The measurement environment was a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%.

測定には、コロナ放電装置(商品名:DRA-2000L、商品名、QEA社製)を使用した。該装置にはコロナ放電器と表面電位計のプローブとが一体化されたヘッドが備え付けられており、コロナ放電を行いながら、該ヘッドを移動させることができる。
該装置内に現像ローラと同外径を有するステンレス鋼(SUS304)製のマスターを設置し、このマスターをアースに短絡した。ついでマスター表面と表面電位計のプローブとの距離を1.0mmに調整し、表面電位計がゼロとなるように校正した。
この校正後、該マスターを取り外し、帯電させる現像ローラをDRA-2000L内に設置した。コロナ放電器のバイアス設定を+8kV、現像ローラの導電性基体をGND、スキャナの移動速度を400mm/secとして、現像ローラを帯電させた。
A corona discharge device (trade name: DRA-2000L, trade name, manufactured by QEA) was used for the measurement. The device is equipped with a head in which a corona discharger and a probe of a surface potential meter are integrated, and the head can be moved while performing corona discharge.
A master made of stainless steel (SUS304) having the same outer diameter as the developing roller was installed in the apparatus, and this master was short-circuited to the ground. Then, the distance between the master surface and the probe of the surface electrometer was adjusted to 1.0 mm, and the surface electrometer was calibrated to zero.
After this calibration, the master was removed and a developing roller to be charged was placed in the DRA-2000L. The developing roller was charged with the bias setting of the corona discharger set to +8 kV, the conductive substrate of the developing roller set to GND, and the moving speed of the scanner set to 400 mm/sec.

続いて、該マトリクス表面の電位を静電気力顕微鏡(商品名:MODEL 1100TN、トレック・ジャパン社製)を用いて測定した。また、現像ローラの走査のために、市販の高精度XYステージを用いた。測定条件を以下に示す。
測定環境:温度23℃、相対湿度50%;
コロナ放電から測定開始までの時間:1min;
カンチレバー:EFM用カンチレバー 遮光板付;
被覆層表面とカンチレバー先端とのギャップ:5μm;
測定時間:100sec;
測定間隔:100Hz。
Subsequently, the potential of the matrix surface was measured using an electrostatic force microscope (trade name: MODEL 1100TN, manufactured by Trek Japan). A commercially available high-precision XY stage was used for scanning the developing roller. Measurement conditions are shown below.
Measurement environment: temperature 23°C, relative humidity 50%;
Time from corona discharge to start of measurement: 1 min;
Cantilever: EFM cantilever with light shield;
Gap between coating layer surface and cantilever tip: 5 μm;
Measurement time: 100 sec;
Measurement interval: 100 Hz.

得られた表面電位の減衰推移から、最小二乗法により下記計算式(2)でフィッティングし、時定数を算出した。
計算式(2)
V=V0×exp((-t/τ)1/2
V:測定電位、V0:初期電位、t:コロナ放電から測定までの経過時間、τ:時定数。
A time constant was calculated by fitting with the following formula (2) by the method of least squares from the transition of decay of the obtained surface potential.
Formula (2)
V=V0×exp((−t/τ) 1/2 )
V: measured potential, V0: initial potential, t: elapsed time from corona discharge to measurement, τ: time constant.

この測定を、該現像ローラの軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所について行った。
得られた時定数から算術平均値を算出し、該現像ローラの電位減衰時定数とした。結果を「電位減衰時定数」として表6に示す。
This measurement was performed at a total of 9 points, ie, 3 points in the axial direction of the developing roller and 3 points in the circumferential direction.
An arithmetic mean value was calculated from the obtained time constants and used as the potential attenuation time constant of the developing roller. The results are shown in Table 6 as "potential decay time constant".

(評価4-11.粗さ)
レーザー顕微鏡(商品名:VK-8700、キーエンス製)に、拡大倍率50倍の対物レンズを設置して、現像ローラの表面を観察した。次に、得られた観察像の傾き補正を行った。傾き補正は二次曲面補正(自動)モードで行った。その後、表面粗さを測定した。表面粗さは測定した全領域において、JIS B0601:2001に準じて求めた。この測定を現像ローラの軸方向3箇所×円周方向3箇所の計9箇所について行い、その平均値を現像ローラ表面の粗さとした。結果を「粗さ」として表6に示す。
(Evaluation 4-11. Roughness)
A laser microscope (trade name: VK-8700, manufactured by Keyence Corporation) was equipped with an objective lens with a magnification of 50 times to observe the surface of the developing roller. Next, tilt correction of the obtained observed image was performed. Tilt correction was performed in the quadric surface correction (automatic) mode. After that, the surface roughness was measured. The surface roughness was determined in accordance with JIS B0601:2001 over the entire measured area. This measurement was performed at a total of 9 points (3 points in the axial direction of the developing roller×3 points in the circumferential direction), and the average value was taken as the surface roughness of the developing roller. The results are shown in Table 6 as "roughness".

(評価4-12.導電性粒子の比周長)
導電性粒子の比周長の測定は、FIB-SEM(商品名:NVision40、カールツァイスマイクロスコピー株式会社製)を用いた。
具体的な測定手法を以下に示す。現像ローラに対してカッターの刃を当て、x軸方向(ローラ長手方向)および、y軸方向(x軸に直交するローラの横断面における円形断面の接線方向)に各5mmの長さで切片を切り出した。切り出した切片について、FIB-SEM装置を用い、加速電圧10kV、倍率1000倍で、z方向(x軸に直交するローラの横断面における直径方向)から観察を行った。次に、z方向に100nm間隔でスライスを行い、表面から被覆層のz方向全域の断面像を撮影した。得られた断面像のうち、被覆層のz方向の中心位置の断面像を、解析ソフトを用いて、大津法で2値化した。この2値化された断面像から、自動画像処理解析装置(ルーゼックス、株式会社ニレコ製)を用いて、各導電性粒子の断面積、および、周長を測定した。得られた導電性粒子の断面積から導電性粒子の円面積相当周長(2×π×(4×導電性粒子の断面積/π)1/2)を算出した。得られた周長および円相当径から比周長(周長/円相当径)を算出した。これを導電性粒子500個について行い、その算術平均値を導電性粒子の比周長とした。結果を表6に示す。
(Evaluation 4-12. Specific circumference length of conductive particles)
A FIB-SEM (trade name: NVision40, manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.) was used to measure the specific perimeter of the conductive particles.
A specific measurement method is shown below. A blade of a cutter is applied to the developing roller, and sections are cut with a length of 5 mm each in the x-axis direction (longitudinal direction of the roller) and the y-axis direction (the tangential direction of the circular cross section in the cross section of the roller perpendicular to the x axis). cut out. The cut section was observed from the z direction (diameter direction in the cross section of the roller perpendicular to the x axis) using an FIB-SEM apparatus at an acceleration voltage of 10 kV and a magnification of 1000 times. Next, the film was sliced at intervals of 100 nm in the z direction, and a cross-sectional image of the coating layer from the surface to the entire z direction was taken. Of the obtained cross-sectional images, the cross-sectional image at the center position of the coating layer in the z direction was binarized by the Otsu method using analysis software. From this binarized cross-sectional image, the cross-sectional area and perimeter of each conductive particle were measured using an automatic image processing analyzer (Luzex, manufactured by Nireco Corporation). From the obtained cross-sectional area of the conductive particles, the circumference corresponding to the circular area of the conductive particles (2×π×(4×cross-sectional area of the conductive particles/π) 1/2 ) was calculated. A specific perimeter (perimeter/equivalent circle diameter) was calculated from the obtained perimeter and equivalent circle diameter. This was performed for 500 conductive particles, and the arithmetic mean value was taken as the specific circumference of the conductive particles. Table 6 shows the results.

<5.画像評価>
温度23℃、相対湿度50%の常温常湿環境下、および、高温高湿環境下(温度30℃、相対湿度80%)、および、低温低湿環境下(温度15℃、相対湿度10%)において以下の画像評価を行った。まず、電子写真用部材の低トルク化を目的として、プロセスカートリッジ(商品名:HP 410X High Yield Magenta Original LaserJet Toner Cartridge (CF413X)、ヒューレット・パッカード社製)から、トナー供給ローラのギアを取り外した。本来、トナー供給ローラは、プロセスカートリッジの動作時には現像ローラに対して逆方向に回転する。しかし、該ギアを取り外すことで、トナー供給ローラは現像ローラに対して従動回転する。これにより低トルクとなる一方で、現像ローラへのトナー供給量が減少する。次に、該プロセスカートリッジに作製した現像ローラを組み込み、該プロセスカートリッジを画像形成装置であるレーザービームプリンター(商品名:Color Laser Jet Pro M452dw、ヒューレット・パッカード社製)に装填した。次に、このレーザービームプリンターを画像評価環境下において24時間以上48時間以内エージングした。
<5. Image evaluation>
In a normal temperature and normal humidity environment with a temperature of 23°C and a relative humidity of 50%, a high temperature and high humidity environment (temperature of 30°C and a relative humidity of 80%), and a low temperature and low humidity environment (a temperature of 15°C and a relative humidity of 10%). The following image evaluation was performed. First, in order to reduce the torque of the electrophotographic member, the gear of the toner supply roller was removed from the process cartridge (trade name: HP 410X High Yield Magenta Original LaserJet Toner Cartridge (CF413X), manufactured by Hewlett-Packard). Originally, the toner supply roller rotates in the opposite direction to the developing roller during operation of the process cartridge. However, by removing the gear, the toner supply roller is driven to rotate relative to the developing roller. As a result, while the torque is low, the amount of toner supplied to the developing roller is reduced. Next, the produced developing roller was incorporated into the process cartridge, and the process cartridge was loaded into an image forming apparatus, a laser beam printer (trade name: Color Laser Jet Pro M452dw, manufactured by Hewlett-Packard Co.). Next, this laser beam printer was aged for 24 to 48 hours in an image evaluation environment.

(画像評価5-1.トナー搬送力の評価)
前記エージング後、同環境下において、黒ベタ(濃度100%)画像をA4紙で1枚出力した。得られた黒ベタ画像の画像濃度を、分光濃度計(商品名:508、Xrite社製)を用いて計測し、A4紙の搬送方向における画像の先端と後端の濃度差を求めた。画像濃度差の評価基準は以下の通りである。結果を「トナー搬送力」として表7に示す。
ランクA:画像濃度差が0.05未満であり、トナー搬送力が非常に高い。
ランクB:画像濃度差が0.05以上0.10未満であり、トナー搬送力が高い。
ランクC:画像濃度差が0.10以上0.20未満であり、トナー搬送力が許容範囲内である。
ランクD:画像濃度差が0.20以上であり、トナー搬送力が低い。
(Image evaluation 5-1. Evaluation of toner conveying force)
After the aging, under the same environment, a solid black image (100% density) was output on one sheet of A4 paper. The image density of the obtained solid black image was measured using a spectral densitometer (trade name: 508, manufactured by Xrite) to determine the density difference between the leading edge and the trailing edge of the image in the conveying direction of A4 paper. The evaluation criteria for the image density difference are as follows. The results are shown in Table 7 as "toner conveying force".
Rank A: The image density difference is less than 0.05, and the toner conveying power is very high.
Rank B: The image density difference is 0.05 or more and less than 0.10, and the toner conveying power is high.
Rank C: The image density difference is 0.10 or more and less than 0.20, and the toner conveying force is within the allowable range.
Rank D: The image density difference is 0.20 or more, and the toner conveying power is low.

(画像評価5-2.画像濃度変化の評価)
前記エージング後、同環境下において、ハーフトーン(濃度50%)画像をA4で1枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度を、前記分光濃度計を用いて計測した。次いで、白ベタ(濃度0%)画像をA4で1000枚出力後、速やかにハーフトーン(濃度50%)画像をA4で1枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度を同様に計測し、1000枚出力前後の濃度差を求めた。画像濃度差の評価基準は以下の通りである。結果を「画像濃度変化」として表7に示す。
ランクA:画像濃度差が0.05未満であり、画像濃度変化が非常に小さい。
ランクB:画像濃度差が0.05以上0.10未満であり、画像濃度変化が小さい。
ランクC:画像濃度差が0.10以上0.20未満であり、画像濃度変化が許容範囲内である。
ランクD:画像濃度差が0.20以上であり、画像濃度変化が大きい。
(Image Evaluation 5-2. Evaluation of Image Density Change)
After the aging, under the same environment, a halftone (density 50%) image was printed on an A4 sheet. The image density of the resulting halftone image was measured using the spectral densitometer. Next, after outputting 1000 sheets of A4 solid white (density 0%) image, one sheet of halftone (50% density) image was output quickly. The image density of the obtained halftone image was similarly measured, and the density difference before and after outputting 1000 sheets was obtained. The evaluation criteria for the image density difference are as follows. The results are shown in Table 7 as "image density change".
Rank A: The image density difference is less than 0.05, and the image density change is very small.
Rank B: The image density difference is 0.05 or more and less than 0.10, and the image density change is small.
Rank C: The image density difference is 0.10 or more and less than 0.20, and the image density change is within the allowable range.
Rank D: The image density difference is 0.20 or more, and the image density change is large.

[実施例2~50、比較例1~10]
<1.導電性弾性ローラの製造>
基体として、外径6mm、長さ260mmのステンレス鋼(SUS304)製の軸芯体にプライマー(商品名:DY35-051、東レダウコーニング社製)を塗布し、焼付けしたものを用意した。以下の表2に示す材料を混練して未加硫ゴム組成物を調製した。次に、基体の供給機構、未加硫ゴム組成物の排出機構を有するクロスヘッド押出機を用意し、クロスヘッドには内径10.1mmのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドの温度を30℃に、基体の搬送速度を60mm/secに調整した。この条件で、押出機より未加硫ゴム組成物を供給して、クロスヘッド内にて基体の外周に未加硫ゴム組成物を弾性層として被覆し、未加硫ゴムローラを得た。次に、170℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、15分間加熱した。その後、GC80の砥石を使用して回転研磨機(商品名:LEO-600-F4L-BME、水口製作所社製)で研磨して、軸芯体の外周に厚さ2.0mmの導電性弾性層を有する導電性弾性ローラ2を製造した。

Figure 0007237709000008
[Examples 2 to 50, Comparative Examples 1 to 10]
<1. Manufacture of conductive elastic roller>
As a substrate, a stainless steel (SUS304) mandrel having an outer diameter of 6 mm and a length of 260 mm was coated with a primer (trade name: DY35-051, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) and baked. An unvulcanized rubber composition was prepared by kneading the materials shown in Table 2 below. Next, a crosshead extruder having a substrate feeding mechanism and an unvulcanized rubber composition discharging mechanism was prepared. Second, the transport speed of the substrate was adjusted to 60 mm/sec. Under these conditions, the unvulcanized rubber composition was supplied from the extruder, and the outer periphery of the substrate was covered with the unvulcanized rubber composition as an elastic layer in the crosshead to obtain an unvulcanized rubber roller. Next, the unvulcanized rubber roller was placed in a hot air vulcanizing furnace at 170° C. and heated for 15 minutes. After that, it is polished with a rotary polishing machine (trade name: LEO-600-F4L-BME, manufactured by Minakuchi Seisakusho Co., Ltd.) using a grindstone of GC80, and a conductive elastic layer having a thickness of 2.0 mm is formed on the outer circumference of the mandrel. A conductive elastic roller 2 having
Figure 0007237709000008

<2.塗工液G-2~G-58の調製>
実施例1において、イソシアネート基末端プレポリマーB-1の調製に用いたポリオールを、表3に記載のポリオールに変更した。それ以外は、イソシアネート基末端プレポリマーB-1と同様にして、イソシアネート基含有量が4.3モル%であるイソシアネート基末端プレポリマーB-2~B-5を調製した。また、表3に示される組成に変更し、固形分を狙いの被覆層層厚になるよう調整した以外は、塗工液G-1と同様にして、塗工液G-2~G-58を調製した。なお、表3に記載された、ポリオールA、イソシアネート基末端プレポリマーB、導電性粒子C、絶縁性粒子Dの具体的な材料名を表4に示す。また、表3における「部」は「質量部」を示す。
<2. Preparation of Coating Liquids G-2 to G-58>
In Example 1, the polyol used in preparing the isocyanate group-terminated prepolymer B-1 was changed to the polyol shown in Table 3. Otherwise, isocyanate group-terminated prepolymers B-2 to B-5 having an isocyanate group content of 4.3 mol % were prepared in the same manner as isocyanate group-terminated prepolymer B-1. Further, coating liquids G-2 to G-58 were prepared in the same manner as coating liquid G-1, except that the composition was changed to that shown in Table 3 and the solid content was adjusted to the target coating layer thickness. was prepared. Specific material names of polyol A, isocyanate group-terminated prepolymer B, conductive particles C, and insulating particles D described in Table 3 are shown in Table 4. In addition, "parts" in Table 3 indicate "mass parts".

<3.現像ローラの作製>
被覆層の形成に用いる塗工液を表3に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして現像ローラX-2~X-49、Y-2~Y-9を製造した。また、導電性弾性ローラ1を導電性弾性ローラ2に変更した以外は、実施例1と同様にして現像ローラX-50を製造した。
<3. Preparation of Developing Roller>
Developing rollers X-2 to X-49 and Y-2 to Y-9 were produced in the same manner as in Example 1, except that the coating solution used for forming the coating layer was changed as shown in Table 3. A developing roller X-50 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the conductive elastic roller 1 was changed to the conductive elastic roller 2.

また、被覆層の形成に用いる塗工液をG-50に変更した以外は実施例1と同様にして製造したローラの表面を、ゴムロール鏡面加工機(商品名:SZC、水口製作所社製)を用いて研磨し、絶縁性粒子の一部を露出させ、現像ローラY-1を製造した。 In addition, the surface of the roller manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid used for forming the coating layer was changed to G-50 was treated with a rubber roll mirror finishing machine (trade name: SZC, manufactured by Minakuchi Seisakusho Co., Ltd.). A portion of the insulating particles was exposed to produce a developing roller Y-1.

また、導電性弾性ローラ1のカーボンブラックを、炭素粒子C-1(商品名:ICB0520、日本カーボン社製)に変更した以外は導電性弾性ローラ1と同様にして、軸芯体の外周に厚さ2.0mmの被覆層を有する導電性弾性ローラ3(現像ローラY-10)を製造した。 In the same manner as the conductive elastic roller 1, except that the carbon black of the conductive elastic roller 1 was changed to carbon particles C-1 (trade name: ICB0520, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.), the outer circumference of the mandrel was made thick. A conductive elastic roller 3 (developing roller Y-10) having a coating layer thickness of 2.0 mm was produced.

現像ローラX-2~X-50、Y-1~Y-10の導電性弾性ローラ、塗工液の組み合わせを表3に記載する。また、現像ローラX-2~X50、Y-1~Y-10を実施例1と同様に評価した。結果を表5から表7に示す。なお、Y-1、および、Y-3では、導電性粒子であるカーボンブラックの平均一次粒子径が小さく、マトリクスのナノインデンター硬さ、導電性粒子上のナノインデンター硬さ、および、マトリクスの電位減衰時定数の測定が困難であったため、マトリクスと導電性粒子とを区別せずに評価した。結果を、マトリクスの硬さ、電位減衰時定数として表6に記載する。 Table 3 shows combinations of the conductive elastic rollers of the developing rollers X-2 to X-50 and Y-1 to Y-10 and the coating liquid. Developing rollers X-2 to X50 and Y-1 to Y-10 were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 5-7. In Y-1 and Y-3, the average primary particle size of carbon black, which is the conductive particles, is small, the nanoindenter hardness of the matrix, the nanoindenter hardness on the conductive particles, and the matrix Since it was difficult to measure the potential decay time constant of the matrix, the evaluation was performed without distinguishing between the matrix and the conductive particles. The results are shown in Table 6 as matrix hardness and potential decay time constant.

Figure 0007237709000009
Figure 0007237709000009

Figure 0007237709000010
Figure 0007237709000010

Figure 0007237709000011
Figure 0007237709000011

Figure 0007237709000012
Figure 0007237709000012

Figure 0007237709000013
Figure 0007237709000013

表7に示した通り、本発明の構成を満たす実施例1から50の現像ローラは、画像濃度変化の抑制とトナー搬送力とを高いレベルで両立することができた。 As shown in Table 7, the developing rollers of Examples 1 to 50, which satisfy the configuration of the present invention, were able to achieve both suppression of image density change and high toner conveying power at a high level.

1 現像ローラ
2 基体
3 被覆層
4 導電性弾性層
5 マトリクス
6 導電性粒子
7 絶縁性粒子
Reference Signs List 1 developing roller 2 substrate 3 coating layer 4 conductive elastic layer 5 matrix 6 conductive particles 7 insulating particles

Claims (7)

導電性基体と、該導電性基体上の被覆層と、を有する現像ローラであって、
該被覆層は、バインダー樹脂を含むマトリクスと、該マトリクス中に分散した導電性粒子と、を有し、
該被覆層の外表面の90μm×90μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、走査型プローブ顕微鏡の、先端形状が三角錐、先端曲率半径が25nm、バネ定数が42N/m、のカンチレバーで、該被覆層層厚方向に10Vの電位差を印加しながら、タッピングモードで走査させて電流値を測定したときに、該電流値の算術平均値が300pA以下であり、該電流値の標準偏差が該電流値の0.1倍以下であり、
該被覆層の外表面を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、コロナ帯電器を用い、該被覆層表面に対して+8kVの電位差を設け、該被覆層表面と該コロナ帯電器との距離を1mmとし、該現像ローラの長手方向に400mm/secの速度で走査させながら帯電させ、該帯電の1min後から、該被覆層表面の99μm×99μmの正方形の測定領域を、温度23℃、相対湿度50%の環境下において、該被覆層表面と表面電位測定装置のカンチレバーとの距離を5μmとして走査させながら電位を測定したときに、得られる電位の標準偏差が3.0V以上であって、
温度23℃、相対湿度50%の環境下において、直径30mm、幅10mmのステンレス鋼製ローラを、該ステンレス鋼製ローラの軸方向と該現像ローラの軸方向とが直交するように、該ステンレス鋼製ローラの周方向の表面と該現像ローラの周方向の表面とを対向させ、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ表面にかかる圧が0.10MPaとなる荷重で当接させ、該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間に10Vの電位差を印加し、該ステンレス鋼製ローラを該現像ローラ軸方向に50mm/secの速度で転動させながら該ステンレス鋼製ローラと該導電性基体との間の電流値を測定し、該電流値の測定を該現像ローラ周方向に36か所行ったとき、測定された電流値から求める体積抵抗率の算術平均値が1010Ω・cm以下、標準偏差が該体積抵抗率の算術平均値の1倍以上である、ことを特徴とする現像ローラ。
A developing roller having a conductive substrate and a coating layer on the conductive substrate,
The coating layer has a matrix containing a binder resin and conductive particles dispersed in the matrix,
A 90 μm × 90 μm square measurement area on the outer surface of the coating layer was measured under an environment of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50% using a scanning probe microscope with a triangular pyramid tip, a tip curvature radius of 25 nm, and a spring constant of is 42 N/m, and the current value is measured by scanning in a tapping mode while applying a potential difference of 10 V in the thickness direction of the coating layer, the arithmetic average value of the current value is 300 pA or less. , the standard deviation of the current value is 0.1 times or less of the current value,
The outer surface of the coating layer was subjected to a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% using a corona charger, and a potential difference of +8 kV was applied to the coating layer surface. 1 mm, and electrified while scanning at a speed of 400 mm/sec in the longitudinal direction of the developing roller. In an environment with a relative humidity of 50%, the potential is measured while the distance between the coating layer surface and the cantilever of the surface potential measuring device is 5 μm, and the standard deviation of the obtained potential is 3.0 V or more. hand,
A stainless steel roller having a diameter of 30 mm and a width of 10 mm was placed in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50% so that the axial direction of the stainless steel roller and the axial direction of the developing roller were perpendicular to each other. The circumferential surface of the manufacturing roller and the circumferential surface of the developing roller are opposed to each other, and the stainless steel roller is brought into contact with the developing roller surface with a load of 0.10 MPa. A potential difference of 10 V was applied between the roller and the conductive substrate, and the stainless steel roller and the conductive substrate were separated while rolling the stainless steel roller in the axial direction of the developing roller at a speed of 50 mm/sec. When the current value is measured at 36 points in the circumferential direction of the developing roller, the arithmetic mean value of the volume resistivity obtained from the measured current value is 10 10 Ω cm or less, A developing roller, wherein the standard deviation is 1 or more times the arithmetic mean value of the volume resistivity.
前記被覆層の層厚が3.0μm以上、30μm以下であり、
前記導電性粒子の球体積相当径の最頻値が3.0μm以上、20μm以下であり、
前記被覆層層厚方向に重なりあう該導電性粒子の個数の算術平均値が3個以下であり、
該被覆層の全体積に対する該導電性粒子が占める割合が、20体積%以上、45体積%以下であり、
温度23℃、相対湿度50%の環境下において、前記マトリクスの電位減衰時定数が1.0min以上であり、
温度23℃、相対湿度50%の環境下において、前記被覆層表面における該マトリクスのナノインデンター硬さが0.1N/mm以上、3.0N/mm以下であり、
該導電性粒子上のナノインデンター硬さが、1.0N/mm以上、10.0N/mm以下であり、
該マトリクスのナノインデンター硬さより、該導電性粒子上のナノインデンター硬さの方が大きい、
請求項1に記載の現像ローラ。
The layer thickness of the coating layer is 3.0 μm or more and 30 μm or less,
The mode of the spherical volume equivalent diameter of the conductive particles is 3.0 μm or more and 20 μm or less,
The arithmetic average value of the number of the conductive particles overlapping in the thickness direction of the coating layer is 3 or less,
The ratio of the conductive particles to the total volume of the coating layer is 20% by volume or more and 45% by volume or less,
Under an environment of a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%, the potential decay time constant of the matrix is 1.0 min or more,
In an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%, the nanoindenter hardness of the matrix on the surface of the coating layer is 0.1 N/mm 2 or more and 3.0 N/mm 2 or less,
The nanoindenter hardness on the conductive particles is 1.0 N/mm 2 or more and 10.0 N/mm 2 or less,
the nanoindenter hardness on the conductive particles is greater than the nanoindenter hardness of the matrix;
2. The developing roller of claim 1.
前記導電性粒子が金属粒子、導電性微粒子を表面に付着させた粒子、導電性微粒子を内包させた樹脂粒子、炭素粒子からなる群から選択される少なくとも1つである
請求項1または2に記載の現像ローラ。
3. The conductive particles according to claim 1 or 2, wherein the conductive particles are at least one selected from the group consisting of metal particles, particles having conductive fine particles attached to their surfaces, resin particles encapsulating conductive fine particles, and carbon particles. developer roller.
前記導電性粒子が炭素粒子であって、該導電性粒子の比周長が1.1以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の現像ローラ。 4. The developing roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive particles are carbon particles, and the conductive particles have a specific circumferential length of 1.1 or less. 前記バインダー樹脂は、
下記式(1)および(2)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、
下記式(3)および(4)で示される構造のいずれか一方または両方の構造と、
下記式(5)で示される構造と、を有する請求項1~4のいずれか1項に記載の現像ローラ:
Figure 0007237709000014
Figure 0007237709000015
Figure 0007237709000016
Figure 0007237709000017
Figure 0007237709000018
(式(5)中、lは、1以上の整数を表す。)。
The binder resin is
one or both of the structures represented by the following formulas (1) and (2);
one or both of the structures represented by the following formulas (3) and (4);
The developing roller according to any one of claims 1 to 4, having a structure represented by the following formula (5):
Figure 0007237709000014
Figure 0007237709000015
Figure 0007237709000016
Figure 0007237709000017
Figure 0007237709000018
(In formula (5), l represents an integer of 1 or more.).
電子写真装置の本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであって、請求項1~5のいずれか1項に記載の現像ローラを具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge detachably attached to a main body of an electrophotographic apparatus, comprising the developing roller according to any one of claims 1 to 5. 感光体と、該感光体上に形成される静電潜像に対して現像剤を供給する現像ローラと、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが請求項1~5のいずれか1項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus comprising a photoreceptor and a developing roller for supplying developer to an electrostatic latent image formed on the photoreceptor, wherein the developing roller is any one of claims 1 to 5. 2. An electrophotographic image forming apparatus characterized by being the developing roller according to item 1 or 2.
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